Цель публикуемой ниже статьи - краткий анализ современного состояния антенно-фидерной техники и описание практической конструкции простой, эффективной и технологичной антенны, разработанной известным немецким ультракоротковолновиком Понтером Хохом (DL6WU), которую модифицировал и довел до высокой технологичности Райнер Бертельмейер (DJ9BV), являющийся на протяжении многих лет "законодателем" европейских новинок в части УКВ техники [1,2].

Среди многообразия УКВ антенн, применяемых для любительской радиосвязи [3, 4], особое место занимают "волновые каналы" с удлиненной траверсой (бумом), как наиболее простые в изготовлении, некритичные к настройке, позволяющие получить большой коэффициент усиления и приличную диаграмму направленности. Кроме того, из них можно создать сложную высокоэффективную антенно-фидерную систему для проведения радиосвязей через Луну.

В табл. 1 приведены основные характеристики наиболее распространенных "волновых каналов" на двухметровый диапазон. Как видно из нее, существует тенденция улучшения параметров антенны с увеличением длины траверсы. Существенное различие в отношении F/B (вперед/назад") вызваноприменением в ряде случаев сложных рефлекторов.

Таблица 1

Антенна

Длина бума, м, (часть длины волны)

Усиление, дБ

Диаграмма направленности, радиус, в плоскости

Отношение F/B, дБ

Автор разработки

E

H

DJ9-2-1,8

3,75 (1,8l)

11,2

39

44

20,2

DL6WU

TONNA-13

4,42 (2,13l)

11,35

36,3

40

17,5

F9FT

DJ9-2-2.1

4,44(2,1l)

11,8

36,8

40,5

24,2

DL6WU

Y U0U

2х3,63 (3,5l)

11,95

37

33,5

33

YU0B

TONNA-16

6.34 (3,1l)

12,65

34

37

21

F9FT

TONNA-17

6,545 (3,2l)

12,9

33

35,7

30

F9FT

DJ9-2-3.2

6,69 (3,2l)

13,25

31,2

33,5

20

DL6WU

TONNA-17

6,545 (3,2l)

12,9

33

35,7

30

F9FT

DJ9-2-3,6

7,5 (3,6l)

13,6

30

31,75

20,8

DL6WU

DJ9-2-4,0

8,34 (4,0l)

14

29

30,5

24,3

DL6WU

LBX-16

8,509(4,1l)

14,05

28

29,5

22,6

DL6WU

DJ9-2-4.4

9,18(4,4l)

14,3

28

29,5

21

DL6WU

LBX-17

9,35 (4,5l)

14,4

27

28,5

20

DL6WU

DJ9-2-4.8

10,02 (4.8l)

14,6

27,5

28,8

22

DL6WU

Все "волновые каналы" на УКВ диапазоны по способу расположению элементов на траверсе условно можно разделить на три вида: они могут быть электрически соединены с металлическим бумом, изолированы от него или располагаться на неметаллическом буме. Каждый из видов имеют свой "бум-эффект" - степень влияния диаметра бума на электрическую длину проходящего через него элемента. Требуемая геометрическая длина элемента зависит не только от диаметра бума, но и от диаметра самого элемента. После публикации К.Фехтелом описания антенн "TONNA" (F9FT) в журнале "Радио" [5] многие ультракоротковолновики бывшего СССР повторяли эти конструкции, на длительное время ставшие своеобразным стандартом УКВ антенн. Наряду с простотой изготовления данные конструкции имеют ряд существенных принципиальных недостатков. Во-первых, отсутствие согласования и симметрирования ставит под сомнение возможность получения "чистой" диаграммы направленнности. Во-вторых, элементы, расположенные на буме, электрически соединены с последним. Любое механическое соединение не гарантирует долговременного надежного электрического контакта неоднородных металлов (даже алюминий - дюралюминий). Отсутствие контакта элемент-бум или его нестабильный характер ведет к изменению параметров антенны (увеличение КСВ. искажение диаграммы, шумы). В-третьих, если под руками отсутствуют материалы на бум и элементы полностью соответствующие описанию, то применение случайных материалов не позволяет получить ожидаемые результаты.

Предлагаемая конструкция антенны DJ9BV свободна от этих недостатков. В табл. 2 приведены основные геометрические размеры данной антенны, в ней R обозначает рефлектор, DE -вибратор, D -директор.

Таблица 2

Элемент

Длина,
мм

Расстояние между
элементами, мм

Расстояние от нулевой
отметки, мм

Примечание

R1..R2

1083

-

0

Двойной для 4,8l

R1..R2

1053

-

0

Двойной для 1,8l, 3,2l

R

1030

-

0

Для 2,1l, 3,6l, 4l, 4,4l

DE

990

360

360

Вибратор диам. 8 мм

D1

950

165

525

D2

940

375

900

D3

930

450

1350

D4

920

525

1875

D5

915

585

2460

D6

910

630

3090

D7

905

660

3750

DJ9-2.1.8

D8

900

690

4440

DJ9-2-2.1

D9

895

720

5160

D10

890

750

5910

D11

885

780

6690

DJ9-2-3.2

D12

880

810

7500

DJ9-2.3.6

D13

875

840

8340

DJ9-2.4.0

D14

870

840

9180

DJ9-2-4.4

D15

855

840

10020

DJ9-2-4.8

Антенны длиной 2,2l, 3,6l, 4,0l, 4,4l имеют одиночный рефлектор, длиной 1,8l, 3,2l, 4,8l - двойной рефлектор, повышающий соотношение излучения вперед/назад. Бум изготовлен из дюралевого профиля квадратного сечения размерами 20х20х2 мм. Элементы выполняют из 4-миллиметрового дюралевого прутка. Вибратор сделан из алюминиевой трубки внешним диаметром 8 мм и толщиной стенки 1 мм. Конструкция активного вибратора показана на рис. 1. Средняя точка вибратора может быть электрически соединена с бумом.

Практические конструкции антенн DJ9BV на диапазон 144 МГц
Puc.1

Согласующее U-колено изготавливают из отрезка длиной 680 мм коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом. Особое внимание следует обратить на надежность гидроизоляции узла соединения вибратора с U-коленом и фидером.

Конструкция вибратора, имеющего сопротивление 300 Ом, описана в [6].

Размещение рефлекторов показано на рис.2.

Практические конструкции антенн DJ9BV на диапазон 144 МГц
Puc.2

При диаметре бума более 20 мм длина всех пассивных элементов должна быть увеличена на 1 мм при диаметре 25 мм, на 3 мм - при 30 мм, на 6 мм - при 40 мм. С учетом поправок для длины каждого элемента бум может быть изготовлен из труб различного диаметра. Применение телескопического бума повышает механическую прочность конструкции. Если диаметр пассивных элементов 5 мм, длины всех элементов должны быть уменьшены на 4 мм. Пассивные элементы должны быть надежно изолированы от несущей траверсы.

Варианты размещения элементов показаны на рис.3.

Практические конструкции антенн DJ9BV на диапазон 144 МГц
Puc.3

На рис.3,а дан вариант DJ9BV, на рис. 3,б - RW3TJ. В первом случае использованы стандартные нейлоновые втулки с отверстием диаметром 4 мм. Во втором применяются 5-миллиметровые элементы и отрезки трубок из стабилизированного полиэтилена (оболочка кооксиального кабеля РК75-4-12).

Электрические параметры различных вариантов антенн на частоте 144,5 МГц при КСВ не хуже 1,2 приведены и табл. 3.

Таблица 3

Тип антенны

Усиление, дБ

Отношение F/В, дБ

Диаграмма направленности, градус

Расстояние, м, в плоскости

E

H

Е

Н

DJ9-2-1,8

11,2

20,2

39

44

3,10

2,77

DJ9-2-2,1

11,8

24,2

36,8

40,5

3,29

3

DJ9-2-3,2

13,25

20

31,2

33,5

3,86

3,6

DJ9-2-3,6

13,6

20,8

30

31,75

4

3,79

DJ9-2 4,0

14

24,3

29

30,5

4,14

3,94

DJ9-2-4,4

14,3

21

28

29,5

4,29

4,07

DJ9-2-4,8

14,6

22

27,5

28,8

4,36

4,17

В графах "Расстояние Е" и "Расстояние Н" указаны оптимальные расстояния между антеннами в вертикальной и горизонтальной плоскостях при изготовлении антенных решеток. Размеры можно изменять в пределах от 80 до 105% от указанных в таблице. Уменьшение размеров позволяет улучшить диаграмму направленности, а увеличение - повысить коэффициент усиления. Четверка антенн DJ9-2-4,0 дает прирост усиления в +5,9 дБ по отношению к одиночной, суммарный коэффициент усиления такой антенны составляет 20 дБ.

Автором статьи изготовлены и опробованы четыре конструкции антенн DJ9BV. Антенны DJ9-2-3.6 длительное время эксплуатируются на радиостанции UZ3TXB, использовались в экспедициях UW3TJ/A и RU1R. Антенна DJ9-2-4,4 показала прекрасные результаты в экспедиции UA1C, позволив команде УКВ Комитета СРР показать лучший результат в контесте "ВСС-93".

Автор выражает глубокую благодарность DJ9BV за любезное разрешение воспользоваться результатами его работ [2] и выражает уверенность в том, чно данная публикация позволит ультракоротковолновикам изготовить высокоэффективные антенны и антенные системы.

Литература

1. Gunter Hoch (DL6WU). Extrem lange Yagi-Anicnnen. - UKW-BERtCHTE. 1992, N 1.
2. Rainer BcrlelmeBter (DJ9BV). Yagi-Antennas for 144 MHz.-DUBUS. 1990. N 1.
3. Spindler. ANTENNEN. - VEB VERLAG TECHNIK BERLIN, 1981.
4. Беньковский З., Липинский Э. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн. - М-: Радио и связь. 1983.
5. Фехтел К. (UB5WN). Высокоэффективные УКВ антенны. - Радио, 1983, N 3.
6. Харченко В. (RB4EXN). Вибратор DJ9UV-1-ONG-YAG1. Радиолюбитель. 1991, N 6.

Автор: Олег Архипов (RW3TJ), г. Нижний Новгород; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Навигация

Инструкции по эксплуатации

Copyright © 2017 Электрические принципиальные схемы.