Большинство конструкций таких антенн описано в литературе [1, 2], и именно, благодаря своей простота они применяются многими коротковолновиками. Общеизвестны и их основные недостатки, к которым в первую очередь следует отнести весьма ограниченную полосу пропускания. Следствием этого является значительное влияние атмосферных условий на резонансную частоту и, следовательно, на другие параметры антенны. Такому влиянию наиболее подвержены укороченные вибраторы с индуктивными или емкостными нагрузками, что зачастую делает их малопригодными для работы в районах с резкими погодными изменениями. В случае же применения широкополосных антенн с поглощающими сопротивлениями часть мощности передатчика рассеивается на сопротивлении. Увеличить эффективность даже уже имеющейся конструкции вполне возможно при небольшом усложнении системы согласова-вания антенны с фидером.
1. Дистанционное управление резонансной частотой и системой согласования KB антенны.
В составе различных конструкций любительских коротковолновых антенно-фидерных устройств и систем их согласования широко . используют конденсаторы переменной емкости с воздушным диэлектриком (КПЕ). Наиболее часто их применяют для регулировки эффективной длины вибратора и настройки различных согласую-щих устройств. При этом сам КПЕ часто приходится устанавливать непосредственно возле самого вибратора, т.е. Он оказывается уда-ленным от оператора. Такое положение создает трудности, особенно при использовании одной антенны на нескольких диапазонах. Дистанционное управление таким КПЕ позволяет выровнять эффективность антенны в различных точках диапазона, а в некоторых случаях и перестраивать ее для работы на другом диапазоне.
Оперативная подстройка резонансной частоты вибратора или системы его согласования позволяет получить лучшие результаты на низкочастотных KB диапазонах 160 и 80 м, где у обычных неподстраиваемых антенн имеют место значительные потери мощности при работе на краях диапазона. На рис. 1 и 2 показана схема простого устройства, позволяющего производить дистанционную регулировку емкости КПЕ С1, входящего в состав антенно-согласующего устройства. За основу принята схема устройства SA2550 фирмы «HEATHKIT» [З].
Устройство состоит из 2-х блоков. Антенный блок А1 устанавливается непосредственно возле самого вибратора. Именно он является важнейшей частью всего устройства. Основной элемент здесь — КПЕ С1 с воздушным диэлектриком, управляемый реверсивным двигателем постоянного тока с малым числом оборотов. Все устройство заключается в металлический корпус, который должен быть герметичным.
Вариант этого блока А1.1, показанный на рисунке, целиком соответствует SA2550, в котором ротор КПЕ С1 должен вращаться вкруговую без ограничений и быть хорошо изолированным от оси двигателя или редуктора. Начальная емкость С1 — 10…15пф, максимальная — от 500 пф на 28 МГц до 1700 пф на 1,9 МГц. Зазор между пластинами КПЕ, а также параметры других деталей обоих блоков выбирают в зависимости от максимальной мощности передающего устройства и имеющегося двигателя.. Необходимо лишь отметить, что все дроссели, устанавливаемые в устройстве, должны быть выполнены проводом соответствующего диаметра (в зависимости от тока, потребляемого двигателем) и не иметь побочных резонансов на любительских диапазонах. Этого можно добиться, выполняя их намотку секциями и прогрессивно. Корпус блока А1 необходимо заземлить и принять меры для предотвращения попадания в него влаги, особенно если он устанавливается на открытом пространстве. Лучше всего закрыть его ещё одним корпусом, изготовленным из диэлектрического материала. Блок управления А2 устанавливается в помещении возле самой радиостанции. Он служит в качестве блока питания и управления реверсивным двигателем в блоке А1. Электрическое соединение между блоками осуществляется посредством коаксиального кабеля необходимой длины и волнового сопротивления. По этому кабелю передается как высокочастотное напряжение от ТХ в антенну или из нее в RX, так и постоянное управляющее напряжение. Переключателем В1 на три положения производится управление работой двигателя, т.е. подача постоянного напряжения различной полярности, которое и определяет направление вращения двигателя. Для развязки источника постоянного тока и двигателя от высокочастотного напряжения в блоках применены LC-фильтры и блокировочные конденсаторы, а для предотвращения попадания управляющего напряжения в выходной каскад передатчика РХ и антенну, — конденсаторы С6, С7, С8, электрическая прочность которых выбирается также с учетом максимальной мощности передатчика. Для увеличения реактивной мощности конденсаторов можно воспользоваться их последовательным соединением, если в распоряжении не окажется конденсатора на нужную мощность и напряжение.
На рис.2 показан второй вариант схемы блока А1.2. Он отличается от предыдущего несколько большими возможностями. Выбор необходимого варианта блока А1 зависит от типа используемой антенны и системы ее согласования. На рис.3 — 8 приведены различные схемы подключения КПЕ С1 к разным типам несимметричных вибраторов.
На рис.3 показано, как, сделав несимметричный вибратор, на 5 — 15 % длиннее обычного четверть волнового вибратора и применив данное устройство, можно получить возможность настраивать антенну в резонанс в любой точке рабочего диапазона. Кроме того, удлиненный вертикальный вибратор лучше согласуется с коаксиальным кабелем.
На рис.4 показан вариант применения устройства с четвертьволновым вертикальным вибратором, питаемым посредством гамма-согласующего устройства. В этом случае С1 выполняет роль подстроечного конденсатора в согласующем устройстве и также позволяет добиться улучшения согласования вибратора с кабелем питания в различных точках диапазона.
На рис.5 показана схема подключения блока А1.2 для работы с Г-образным вибратором, рассчитанным на один из диапазонов (160 или 80м). На этих диапазонах при малой длине вертикальной части Г-образный вибратор имеет низкое входное сопротивление, и для его согласования необходимо применение дополнительной катушки индуктивности или понижающего трансформатора. Их подключают к клеммам ХР2, ХРЗ и корпусу блока, а перемычки ХТ1, ХТ2 удаляются.
На рис.6 показано подключение С1 к вибратору длиной меньше четверти длины волны, имеющему удлиняющую катушку, установленную в рабочей части вибратора. Индуктивность этой катушки выбирают таким образом, чтобы резонансная частота вибратора при закороченном КПЕ С1 была несколько ниже необходимой.
Это же относится и к антенне, показанной на рис.7 и описанной в ¦3]. Вследствие значительного укорочения такие антенны имеют очень узкую полосу пропускания, и данное устройство позволит эффективно использовать ее в любой точке диапазона.
На рис.8 показана схема подключения блока А1.2 к наклонному вибратору, выполненному из отрезка ленточного кабеля. Электрическая длина вибратора выбирается в зависимости от применяемого кабеля и близка к четверти длины волны. На диапазоне 160 м допустимо применение ленточного провода для электро- и радиопроводки с двумя жилами диаметром не менее 0,5 мм, находящимися на расстоянии нескольких миллиметров и имеющими изоляцию хорошего качества. Необходимо учитывать коэффициент укорочения.
Как уже отмечалось, требования к максимальной емкости КПЕ С1 зависят от диапазонов, на которых используется антенна. Так как подобрать КПЕ с малой начальной и необходимой для НЧ диапазонов максимальной емкостью в 1000 пФ и более достаточно трудно, можно применить дополнительные переключающие контакты. Они также могут быть полезны в случае необходимости отключения КПЕ С1. Такой вариант доработки блока А1.2 показан на рис.9, где цифрами обозначены:
1 — группа контактов переключателя;
2 — диск из изоляционного материала;
3—ось КПЕ С1;
4 — 8 —болты крепления МЗ, М4;
5 — изоляционная пластина крепления контактов;
6 — металлическая втулка для крепления диска к оси КПЕ;
7 — металлическая стенка или корпус КПЕ С1.
Устройство можно использовать для совместной работы с антенной, описанной в «РЛ» N12/92, стр.38. OK3TDC [5] указывал на возможность использования антенны, рассчитанной на 80-метровый диапазон, для работы на диапазонах 40 и 20 м при подключении параллельно питающей линии конденсаторов определенной емкости. Применение блока А1.2 позволяет сделать это без механического переключателя. Другой возможный вариант схемы включения КПЕ С1 блока А1.2 в полноразмерную или укороченную рамку показан в «РЛ» N6/92, с.45, рис.2. В этом случае он включен в разрыв рамки.
Литература
1. Ротхаммель К. Антенны: Пер. с нем. — М.: Энергия, 1979.
2. Беньковский 3., Липинский Э. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн: Пер. с польск. — М.: Радио и связь, 1983.
3. QST, август, 1988 с.43 — 44
4.Радио,1973, N 5,с.61.
5. Аматерске радио, N5, 1977, с. 194 — 195, N 1, 1986, с.26 — 27.
6. Радиолюбитель N6, 1992, с.45; N 12, 1992, с.38.
7.Радио,1973,N 8,с.60—61.
8.Радио,1979,N 10,с.14—16.
9. Радиоежегодник, 1983, с.67 — 70.
РЛ 8/93