Малогабаритные рамочные антенны (периметр рамки значительно меньше длины волны) используют в KB диапазонах в основном лишь, как приемные. Между тем при соответствующем конструктивном исполнении их можно с успехом применять на любительских радиостанциях и в качестве передающих.
Такая антенна имеет ряд важных достоинств:
- Во-первых, ее добротность составляет, по крайней мере 200, что позволяет заметно уменьшить помехи от станций, работающих на соседних частотах. Небольшая полоса пропускания антенны, естественно, обусловливает необходимость ее подстройки даже в пределах одного любительского диапазона.
- Во-вторых, малогабаритная антенна может работать в широком диапазоне частот (перекрытие по частоте достигает 10!). И наконец, она имеет два глубоких минимума при малых углах излучения (диаграмма направленности — “восьмерка”). Это позволяет вращением рамки (что нетрудно сделать при ее небольших габаритах) эффективно подавлять помехи, поступающие с конкретных направлений.
Антенна представляет собой рамку (один виток), которую настраивают на рабочую
частоту конденсатором переменной емкости - КПЕ. Форма витка не принципиальна и может быть любой, но из конструктивных соображений, как правило, используют рамки в виде квадрата. Диапазон рабочих частот антенны зависит от размеров рамки.
Минимальная рабочая длина волны равна приблизительно 4L (L — периметр рамки). Перекрытие по частоте определяется отношением максимального и минимального значений емкости КПЕ. При использовании обычных конденсаторов перекрытие по частоте у рамочной антенны — примерно 4, с вакуумными конденсаторами — до 10.
При выходной мощности передатчика 100 Вт токи в рамке достигают десятков ампер, поэтому для получения приемлемых значений коэффициента полезного действия антенну необходимо изготавливать из медных или латунных труб достаточно большого диаметра (примерно 25 мм). Соединения на винтах должны обеспечивать надежный электрический контакт, исключающий возможность ухудшения его из-за появления пленки окислов или ржавчины. Лучше всего все соединения пропаять.
Рис.1.
Вариант компактной рамочной антенны предназначенной для работы в любительских диапазонах 3,5...14 МГц. Схематический рисунок всей антенны показан на рисунке 1. На рис. 2 показана конструкция петли связи с антенной. Собственно рамка выполнена из четырех медных труб длиной 1000 и диаметром 25 мм.
В нижний угол рамки включен КПЕ - он размещен в коробке, исключающей воздействие атмосферной влаги и осадков. Этот КПЕ при выходной мощности передатчика 100 Вт должен быть рассчитан на рабочее напряжение 3 кВ.
Питают антенну коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом, на конце которого делают петлю связи. Верхний по рисунку 2 участок петли со снятой на длину около 25 мм оплеткой необходимо защитить от воздействия влаги, а т.е. каким - либо компаундом. Петлю надежно прикрепляют к рамке в ее верхнем углу. Антенну устанавливают на мачте высотой около 2000 мм из изолирующего материала.
Рис.2.
Экземпляр антенны, изготовленный автором, имел диапазон рабочих частот 3,4…15,2 МГц. Коэффициент стоячей волны был равен 2 в диапазоне 3,5 МГц и 1,5 в диапазонах 7 и 14 МГц. Сравнение ее с полноразмерными диполями, установленным и на такой же высоте, показало, что в диапазоне 14 МГц и обе антенны эквивалентны, на 7 МГц уровень сигнала рамочной антенны меньше на 3 дБ, а на 3,5 МГц - на 9 дБ. Эти результаты получены для больших углов излучения.
Для таких углов излучения при связи на расстояние до 1600 км антенна имела практически круговую диаграмму направленности, но эффективно так же подавляла местные помехи при соответствующей ее ориентации что особенно существенно для тех радиолюбителей, где велик уровень помех. Типичное значение полосы пропускания антенны —20 кГц.
Материал подготовил Ю. Погребан, (UA9XEX).
Литература:
1. Кillееn J. R. A compact HF antenna for portable or base operation. - "Radiо соmmunication ", 1998, September, p. 796...797.
