Излучающие системы на УКВ
Цель данной статьи — дать экспериментатору те основные указания, по которым он может вести свою работу, не затрачивая напрасно времени на. испытанно необходимых излучающих систем.Лучшей излучающей системой для ультракоротких волн можно считать диполь, во всех его вариантах. В принципе диполь, применяемый для УКВ, ничем не отличается от диполя для коротких волн и несколько разнится лишь он своим оформлением. Для УКВ можно привести следующие варианты диполя:
вертикальный диполь с питанием током, горизонтальный диполь с питанием током, вертикальный диполь с питанием напряжением, горизонтальный диполь с питанием напряжением, диполь с «бегущей волной». Все из указанных вариантов могут быть использованы с применением направляющих систем.
Начнем по порядку.Вертикальный диполь с питанием током
У этого варианта, как и в коротких волнах, длина излучающей части диполя будет равна половине длины волны антенны, но ввиду влияния близости земли и массивных заземленных предметов волна его немного удлиняется. При расчете диполя следует брать λ=2,1L, где λ — длина волны, L — длина антенны
В силу того, что в антенне, расположенной вертикально, всегда один конец находится ближе к земле, и поэтому распределение емкости вдоль диполя, а вместе с тем и распределение пучностей тока и напряжения будет тоже не симметрично ее длине. Это всегда следует учитывать, и подводку питания (фидер) присоединять не точно к середине, а немного ближе к низу, с расчетом, чтобы верхняя половина была на 3—4% длиннее нижней — при высоте подвеса диполя в пределах от 3 до 10 м над землей или крышей.
Причины, заставляющие устанавливать диполь вертикально, а не горизонтально, — это более равномерное распределение излучения вокруг самого диполя, что бывает необходимо в тех случаях, когда приходится работать (держать связь) не с одним корреспондентом, а с несколькими, расположенными по окружности. Распределение излучения для вертикального диполя показано на рис. 1.
При установке вертикального диполя в тех случаях, корда он крепится не непосредственно к генератору, т. е. связан с ним фидерами, необходимо следить, чтобы на расстоянии до половины волны фидер шел не параллельно и не иод острым углом к диполю, а под прямым углом к его оси.
Подъем вертикального диполя над землей даже в случаях полевой работы более чем желателен, так как чем выше будет поднят диполь, тем более низко будет лежать направление наибольшего излучения над землей, что влечет за собой увеличение дальности передачи.
Для иллюстрации этого влияния на рис. 2 изображен график увеличения слышимости (напряженности поля) в зависимости от высоты антенны передатчика и приемника над землей. Особенно резко повышается дальность действия установки при подъеме диполя над землей на расстояния, большие его собственной длины волны.
Горизонтальный диполь с питанием током
В тех случаях, когда связь держится преимущественно в одном направлении, наиболее удобным типом антенны является горизонтальный диполь в силу его хороших излучающих свойств в двух диаметрально противоположных направлениях.
У горизонтального диполя с питанием током есть много положительных качеств, что создало ему популярность с первого момента развития связи на ультракоротких волнах.
Изготовляется диполь главным образом из медной трубки соответствующего сечения с закреплением его внутренних концов в какой-либо изолирующей стойке, которая в свою очередь крепится на одной мачте — в случаях поднятия диполя над землей.
Расчёт длины излучающей его части тот же, что и для вертикального диполя, но вследствии симметричности распределения емкости вдоль диполя подводка фидера производится точно посередине.
Для перекрытия при помощи УКВ значительных расстояний горизонтальный диполь применяется совместно с какими-либо отражающими устройствами, направляющими излучение в нужную сторону.
Простейшим и вполне осуществимым в любительской практике зеркалом является холостой провод, равный по своей длине длине диполя, расположенный на расстоянии половины диполя, т. е. 1/4 длины волны параллельно диполю (рис. 3).
Диаграмма излучения в этом случае имеет вид, изображенный на рис. 4.
Вертикальный диполь с питанием напряжением
В отличие от вертикального диполя с питанием током к диполю, питаемому напряжением, фидерное устройство присоединяется к его концу, что более удобно в отношении расположения фидера, который может идти в направлении вертикальном или даже наклонном, не оказывая на излучение сколько-нибудь заметного влияния. Диаграмма излучения но окружности представляет собой правильный круг с диполем в его центре, но главный пучок излучения идет несколько выше, чем у диполя, питающегося током. Это требует для перекрытия больших расстояний более высокого подъема излучающей части над землей.
Длина излучающей части диполя равна половине длины волны с поправкой на увеличение .волны вследствие влияния близости земли в пределах λ=2,1 L до λ=2,05L.
Горизонтальный диполь с питанием напряжениемВ практической работе с УКВ данный тип антенны до настоящего времени не получил широкого распространения вследствие несимметричности направления излучения и неудобства подводки к нему питания. Рекомендовать любителю этот тип антенны поэтому не имеет смысла.
Фидера к диполям
Первое требование, предъявляемое к ультракоротковолновому фидеру, — это полная идентичность составляющих его проводов.
Для диполей, питаемых током, длина фидера должна быть кратна 1/4 длины волны; другими словами, (длина фидера должна быть равна 1/2, 2/3, 4/2 и т. д. длины волны.
Действительная длина фидера должна быть однако несколько меньше указанных размеров, так как нужно принять во внимание удлиняющее действие катушки связи с антенной. В случаях питания диполя напряжением длина его будет равна 1/4, 3/4, 5/4 и т. д. длины волны, с той же поправкой (вследствие наличия катушки) на уменьшение.
Наилучшим фидером для УКВ, а в особенности для передвижных станций, как показали опыты, является гупер, или другой провод с резиновой изоляцией, сложенный вдвое и обмотанный сверху изоляционной лентой (рис. 5), и просто осветительный шнур — при применении небольших мощностей, порядка 10—15 W.
При мощностях, превышающих 50—60 W, фидер следует делать из голого провода. Отдельные его провода располагаются параллельно на расстоянии 4—7 см и скрепляются между собой эбонитовыми планками, отстоящими друг от друга на расстоянии 20—30 см.
Весьма желательно для настройки фидера включать в его провода переменные конденсаторы.
Диполь с бегущей волной
Применяемая в последнее время в практике коротковолновых устройств антенна с "бегущей волной дала очень хорошие результаты и в работе с УКВ.
Как одно из основных преимуществ этой антенны нужно отметить возможность передачи наибольшего количества анергии из генератора в антенну, а также более низко расположенную диаграмму излучения. В отличие от простого диполя антенна с бегущей волной не имеет разрыва в середине излучающей части; провода фидера в точках присоединения их к диполю несколько расходятся (рис. 6).
Вследствие такого присоединения фидера к диполю мы получаем не стоячие волны, как в системе Лехара, а «волну бегущую».
К преимуществам бегущей волны нужно отнести следующее:
- возможность получить чисто ваттную нагрузку передатчика,
- независимость длины фидера от волны
- уменьшение вредных потерь в фидере.
Расчет антенны производится довольно просто. Не вдаваясь в сложные теоретические вычисления, приведем здесь лишь практические даниые, относящиеся к размерам такой антенны, а именно: L=0,475λ, h=0,12λ , С=0,15λ.
Расчет фидера производим на основании следующей зависимости: D=98d, где D - расстояние между центрами проводов фидера, a d — диаметр провода.
Связь диполя с генератором может быть осуществлена двумя способами, а именно: через промежуточный контур (рис. 7) или непосредствено (рис. 8).
Процесс настройки при первом виде связи будет следующий: связываем промежуточный контур с генератором и настраиваем его переменным конденсатором в резонанс, проверяя при этом по лампочке, включенной в промежуточный контур, и индикатору в пробнике отдачу. Связь контура с генератором должна быть подобрана такой, чтобы в контуре возник максимальный ток, но чтобы все-таки не срывалась генерация при дальнейшем незначительном увеличении связи. Настроив таким образом контур, связываем его посредством щипков фидера с катушкой (дугой) и передвижением симметрично в стороны от середины щипков (подбираем связь с антенной, контролируя ее или приборами, включенными последовательно в фидер, или (при отсутствии последних) просто лампочкой.
При пушпульной схеме генератора, т. е. когда схема симметрична, можно связывать фидер непосредственно с генератором путем приключения щипков к катушке, начиная от середины, причем нужно соблюдать симметрию.
Как и при простом горизонтальном диполе, для направления излучения в одну сторону можно применять зеркало в виде холостого диполя, располагая его на расстоянии 0,2λ от излучающей части.
К. Д.
РадиоФронт №10 1932 г.
[ На главную ] [ Антенны ]
