Предлагаю вам для рассмотрения и использования разработанную мною конструкцию параболоцилиндрической зеркальной УКВ антенны. Принцип работы этой антенны аналогичен принципу описанной многократно зеркально – параболической антенны. Параболоцилиндрическая антенна состоит из отражающего зеркального рефлектора и коллинеарного облучателя, размещенного на линии фокуса.
Разница между зеркально – параболической и параболоцилиндрической антеннами заключается в конструкции отражающего зеркала – рефлектора. Такое сложное название – “параболоцилиндрическая” применено потому, что зеркало рефлектора выполнено в виде части цилиндра, у которого поперечное сечение имеет форму параболы, а не форму части окружности (дуги), как у обычного цилиндра.
Такая конструкция рефлектора позволяет при очень узкой диаграмме направленности в вертикальной плоскости иметь довольно широкую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. Подобная форма переднего лепестка диаграммы направленности антенны очень удобна для радиостанций, не имеющих устройств точной ориентации антенны на ИСЗ.
Еще одно достоинство этой конструкции заключено в возможности реализовать работу антенны на нескольких частотах за счет одновременного применения нескольких облучателей. Других подобных конструкций мною нигде в литературе не встречалось, поэтому данную конструкцию для упрощения можно назвать “антенна RA3XB”.
Рис.1.
Схема антенны приведена на рис. 1. На рис. 2 приведена схема концентрации поступающих на антенну сигналов в точке фокуса, на рис. 3 приведена общая схема построения отражающего зеркала параболической формы.
Конструктивно антенна выполнена в виде деревянного (или пластмассового) каркаса, состоящего из рамки А, двух стоек В и пластины для крепления облучателей С. К рамке А крепятся специальные скобы Е.
Эти скобы выполнены из стальной проволоки, изогнутой точно по рассчитанной форме параболы, количество скоб может быть любое, но не менее трех.
Концы скоб имеют нарезанную резьбу, которая служит для крепления скоб Е к раме А. В рамке А для крепления скоб Е сверлятся специальные отверстия.
Вариант крепления показан внизу, в центре. Для крепления каждого конца скобы используются по две гайки (деталь 1) и две шайбы (деталь 2). Диаметр проволоки для изготовления скоб следует выбирать в зависимости от габаритных размеров антенны, но не менее 4мм. При применении проволоки малого диаметра следует увеличить количество задействованных скоб.
Рис.2.
К скобам Е и рамке А крепится зеркало рефлектора D. Крепление рефлектора к скобам может быть выполнено обычными скобочками из более тонкой проволоки, а к рамке А – шурупами.
Рефлектор должен изготавливаться из металлического листа (лучший вариант – алюминиевый лист) или пластмассового листа, отражающая поверхность которого должна быть оклеена алюминиевой фольгой. В самом крайнем случае для временного варианта можно применить картон.
При этом отражающая поверхность листа должна быть оклеена алюминиевой фольгой, а противоположная сторона картонного листа для защиты от влаги должна быть оклеена полиэтиленовой пленкой.
Для изготовления рефлектора необходимые расчеты параболы проводятся по формуле: y2 = 4fx. Расшифровку смотрите ниже.
Мною специально не приводятся какие-то геометрические размеры конструкции. Дело в том, что все размеры зависят от выбора изготовителем размеров F и D, а все остальные размеры получаются в результате расчета. Для одного из вариантов можно взять размеры F = 400мм, D = 1100мм.
Рис.3.
Горизонтальный размер l зависит от размера выбранного облучателя. Если в описанной выше зеркально – параболической антенне вся энергия принимаемых сигналов концентрируется в одной точке фокуса, то в данной конструкции антенны вся энергия концентрируется в линии фокуса.
Поэтому самым удобным для применения может быть облучатель, составленный из нескольких коллинеарных диполей, т.е. диполей, расположенных на одной линии и соединенных друг с другом через согласующие устройства. Схема самого простого из таких облучателей приведена на рис. 4.
Подобные конструкции часто используются радиолюбителями в виде вертикальных антенн с круговой диаграммой направленности на диапазоне 144 МГц. Такая антенна очень хорошо согласуется с кабелем и исключительно удобна для проведения местных радиосвязей. Антенна – облучатель может быть изготовлена из медного провода диаметром 2 … 3мм.
Коаксиальный кабель подключается непосредственно к точкам X и X1, при этом к точке X подсоединяется оплетка кабеля, а к точке X1 – центральная жила. При желании можно выполнить более точную настройку антенны путем перемещения точек подключения кабеля вниз или вверх (по схеме) при одновременном контроле излучаемой мощности или коэффициента стоячей волны.
Диполи антенны самого низкочастотного диапазона должны располагаться относительно рефлектора таким образом, чтобы между боковой кромкой рефлектора и проекциями на рефлектор концевых точек диполей оставалось пространство не менее l /10. Следовательно, горизонтальный габаритный размер l должен быть равен сумме длин диполей плюс 2l /10.
Рис.4.
Если этот размер окажется слишком большим, то можно взять другую конструкцию облучателя, у которой каждый диполь имеет длину (l /2)*K, но при этом диполи связаны они между собой четвертьволновыми трансформаторами. Такая схема компоновки коллинеарной антенны является классической.
На рис. 5 представлена схема классического варианта коллинеарной антенны, которую можно применить в качестве облучателя антенны RA3XB на любых УКВ диапазонах.
Так что выбор конструкции облучателя обширный, также возможны самые различные варианты совмещений и размещений. Поэтому и габаритный размер по горизонтали может иметь любое удобное для вас значение.
Рис.5.