Антенны типа ВОЛНОВОЙ КАНАЛ.

Несмотря на простоту изготовления, она уже дает преимущества в работе с DX по сравнению с антеннами типа диполь или четвертьволновый штырь.

Теоретическое усиление двухэлементной антенны — 5,4 дБ по отношению к изотропному излучателю.

Это эквивалентно увеличению мощности передатчика со 100 Ватт до 350 Ватт

Чертеж двухэлементной антенны показан на рис. 47, где и даны формулы для расчета длин элементов и расстояние между ними.

Входное сопротивление разрезного полуволнового вибратора около 25 Ом, поэтому для запитки его коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 или 75 Ом необходимо применять различные способы согласования.

На рис. 48 показан метод запитки через четвертьволновый трансформатор выполненный из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом.

При расчете четвертьволнового трансформатора следует не забывать коэффициент укорочения коаксиального кабеля равный 0,66.

 Другой способ запитки полуволнового разрезного вибратора показан на рис. 49.

На рис. 50 показан способ запитки вибратора антенны с помощью гамма согласования.

Размеры и способы конструктивного выполнения гамма согласования для различных диапазонов приведены в данном разделе.

 Способ согласования, позволяющий равномерно распределить энергию от питающего кабеля к вибратору, показан на рис. 51 и называется Т-согласование.

Расчетная длина полуволновой петли, обеспечивающей коэффициент трансформации 4:1 должна быть умножена на коэффициент укорочения — 0,66.

Существуют и другие способы согласования входного сопротивления антенны с волновым сопротивлением коаксиального кабеля, такие как омега-согласование, бэта-согласование и другие.

Мы же постарались здесь описать наиболее распространенные способы согласования.

Известная американская фирма “Wilson Elecnronics” которая, производит антенны для радиолюбителей, разработала двухдиапазонные антенны типа ДВЗЗ, ДВ43 и ДВ 54.

Антенна ДВ 33 представляет собой два трехэлементных волновых канала оптимально расположенных на одной траверсе, рассчитанных для диапазонов 15 и 10 м.

Антенны могут быть запитаны отдельными коаксиальными кабелями или одним, с использованием коаксиального реле для подключения к одной из двух антенн.

Характеристики антенны ДВЗЗ такие же, как и у обычного трехэлементного волнового канала.

Конструкция антенны ДВ43 аналогична принципу работы ДВЗЗ, но на диапазонах 15 м добавлен еще один пассивный элемент.

Фирме “Wilson Electronics” удалось оптимально разместить три элемента для диапазона 10 м, максимально ослабив взаимное влияние двух антенн.

Последней разработкой фирмы явилась двух диапазонная антенна ДВ54, предназначенная для работы на диапазонах 20 и 15м.

Четырехэлементный волновой канал на диапазон 15м оптимально расположен на одной траверсе с 5-элементным волновым каналом на диапазон 20 метров.

Характеристики антенны такие же, как и обычного 5 и 4-элементного волнового каналов.

Размеры антенны ДВ54 показаны на рис. 54, а на рис. 55 показан график значений КСВ для диапазонов 20 и 15 м.

Американский радиолюбитель Роберт Маерс (W1FBY) разработал конструкцию трехдиапазонного волнового канала.

Особенностью данной конструкции является использование общего вибратора с резонансными контурами для диапазонов 15 и 20 м, а пассивные элементы (директор и рефлектор) для каждого диапазона оптимально расположены относительно других элементов.

Эффективность данной конструкции выше по сравнению с другими трех диапазонными, трехэлементными антеннами, у которых резонансные контура расположены также и в пассивных элементах, поскольку наличие резонансных контуров (трапов) в активном вибраторе ведет к уменьшению общего количества “трапов”, используемых в обычных трех диапазонных антеннах 12 или 6.

 Другим преимуществом является то, что используя отдельные пассивные элементы на каждый диапазон достигается полноразмерное расстояние между ними на всех трех диапазонах.

Уменьшая число трапов, уменьшаются омические потери, а полноразмерное расстояние создает приемлемое входное сопротивление на каждом диапазоне.

Размеры антенны показаны на рис. 57.

Питание данной антенны осуществляется одним коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом через гамма согласования, выполненного, отдельно для каждого диапазона.

 Резонансные контура (трапы) выполнены, как показано на рис. 59.

Конденсатор контура выполнен из отрезков коаксиального кабеля, используя погонную емкость коаксиального кабеля, подбирают необходимую длину для каждого диапазона.

Длины отрезков коаксиальных кабелей показанные на рис. даны для коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом.

Настраивают антенну с помощью гамма согласования по минимальному значению КСВ на каждом диапазоне.

По данным автора усиление антенны такое же, как и у обычного трехэлементного волнового канала, а соотношение излучения вперед/назад не хуже 20 дБ.

Данная конструкция была испытана в чемпионате IARU во время работы из Карелии позывным 4L1NV и показала хорошие результаты.

Фирма “HY-Gain Electronics Corporation” разработала конструкции четырехэлементного волнового канала для диапазона 20 м — модель 204ВА, размеры которой показаны на рис. 60.

По данным фирмы, антенна 204ВА имеет усиление около 9,7 дБ и соотношение излучения вперед/назад 25 дБ.

Запитывается антенна через бэта-согласование, которое, по данным фирмы, обеспечивает максимальную трансформацию энергии от питающей линии к антенне.

Чтобы многократно не повторяться авторы решили привести ниже конструкции много элементных антенн типа волновой канал для различных диапазонов.

Эффективную антенну для диапазона 20 метров разработал канадский радиолюбитель Гари Кинг (VE3GK) рис. 71

 Коэффициент усиления антенны 11 дБ и соотношение излучения вперед/назад не хуже 35 дБ.

 Размеры антенны типа волновой канал для диапазона 40 метров очень внушительны, но для желающих сконструировать подобную антенну, ниже, на рис. 72 и рис. 73 даны размеры трех и четырехэлементных антенн.

Для радиолюбителей, желающий построить эффективную антенну диапазона 40 метров можно порекомендовать конструкцию, показанную на рис. 74.

Имея характеристики несколько хуже, чем у полноразмерного трехэлементного волнового канала, данная конструкция антенны имеет длину элементов такую же, как у волнового канала на 20-метровый диапазон.

Укорочения длины элементов удалось достичь за счет применения удлиняющих катушек и емкостных элементов, выполненных в виде перекрещивающихся трубок, которые тоже увеличивают электрическую длину элементов

Запитывается антенна коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом через согласующее устройство в виде катушки индуктивности, включенной в середине вибратора, который разделен пополам изолирующей втулкой (плексиглас, оргстекло) .

Катушка индуктивности выполнена из медной трубки диаметром 6 мм и содержит 7 витков.

Длина намотки — 10 мм, диаметр намотки 56 мм. Выполнение согласующего устройства показано на рис. 75.

Настраивают антенну с помощью перемещения емкостных нагрузок относительно катушек индуктивности для достижения максимального соотношения излучения вперед/назад, которое должно быть не хуже 25 дБ.

 Изменением индуктивности катушки включенной в разрыв вибратора добиваются минимального КСВ на резонансной частоте.

Все элементы антенны выполнены из дюралевых труб одинаковой длины, желательно использовать трубы диаметром 36, 32 и 30 мм.

Для радиолюбителей, имеющих возможность и желающих построить волновой канал для диапазона 80 м, ниже приводятся расчетные данные для двух и трехэлементной антенны.

Известно, что усиление антенны типа удлиненный двойной цеппелин на 3 дБ выше, чем у обычного полуволнового диполя.

При этом он исследовал влияние расстояния между пассивными элементами на усиление антенны и соотношение излучения вперед/назад.

 Общие размеры показаны на рис 76.

Антенну настраивают по максимуму излучения, которое может достигать 10 дБ по сравнению с полуволновым диполем.

При этом несколько сужается полоса перекрытия в пределах допустимого КСВ значения КСВ.

При настройке антенны по максимальному соотношению излучения вперед/назад, полоса перекрытия несколько увеличивается, но при этом возникают потери в усилении примерно 0,7 дБ.

В таблице (см. рис. 76) даны различные расстояния рефлектор-вибратор и вибратор-директор, а также влияние различных расстояний при разных способах настройки на усиление антенны, соотношение излучения вперед/назад, КСВ и входного сопротивления антенны:

Настройка в резонанс элементов достигается с помощью контуров совместно с емкостями подключенными параллельно. Резонансную частоту проверяют с помощью Гера. Запитывается антенна коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом через широкополосный трансформатор.

Наиболее известные программы это MININEC, YO, YAGINEC, ELNEC-программа, разработанная Дж. Деволдером (ON4UN) и др.

К антеннам, чьи характеристики оптимально просчитаны на компьютере относятся конструкции PV4 и СС5, разработанные известными коротковолновиками W2PVHK8CC.

На рис. 77 показаны общие размеры антенны PV4. Усиление антенны — 9 дБ по отношению к полуволновому диполю, соотношение излучения вперед/назад — не хуже 25 дБ, достигая значения 100 дБ на резонансной частоте.

Антенна pv4 достаточно широкополосная и сохраняет свои рабочие характеристики в полосе 350 кГц.

На рисунках 78 и 79 даны размеры антенн для диапазонов 21 и 28 мГц.

Антенна СС5 состоит из пяти элементов, оптимально расположенных относительно друг друга и имеет достаточно большую широкополосностью — около 600 кГц, чего трудно достичь у антенн других типов.

Усиление антенны К8СС во всей полосе перекрываемых частот около 10,2 дБ при соотношении излучения вперед/назад — не хуже 28 дБ.

Общие размеры антенны СС5 показаны на рис. 80.

Немецким радиолюбителем DL6SP была разработана антенна оригинальной конструкции, которая перекрывала большой диапазон частот. Конструктивное выполнение антенны “Magnetic Loop”, ее размеры и способ запитки показан на рис. 81 и 82.

Изменяя значение емкости, расположенной в разрыве рамки, антенну настраивают на необходимую частоту.

Следует учесть, что при своей широкополосности, антенна “Magnetic Loop” имеет острую настройку на конкретную частоту, поэтому при переходе на другую частоту необходимо контролировать настройку антенны по измерителю КСВ.

При различных способах установки (вертикально или горизонтально) антенна имеет диаграмму излучения как показано на рис. 83.

Очень компактную и эффективную конструкцию двухэлементной антенны для диапазонов 20 и 15м разработал Б. Андерсон W9PNE.

В основу данной конструкции был положен принцип известной антенны G4ZU.

Последовательность изменения форм антенны показана на рис. 84.

Изготавливается антенна из дюралевых труб длиной 4,13 м закрепленных на площадке, выполненной из изолирующего материала.

К концам труб прикреплены отрезки из алюминиевой проволоки диаметром 2—3 мм, загнутые по линии расположения растяжек, как показано на рис. 85.

Запитывается антенна коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом.

По данным автора, значение КСВ не превышает 1,5 в полосе 350 кГц, достигая значения 1,05 на резонансной частоте 14200 кГц.

Настраивают антенну с помощью ГИРа.

Отключив питающий кабель, в разрыв вибратора включают нагрузку с сопротивлением 50 Ом. Затем, изменяя длину загнутых отрезков настраивают вибратор на частоту 14100 кГц.

После настройки вибратора в резонанс, подключают питающий кабель и, изменяя длину отрезков директора, добиваются максимального излучения вперед, контролируя показания с помощью индикатора напряженности поля.