Штыревые антенны УКВ диапазона
В настоящее время среди радиолюбителей широкое распространение получила так называемая штыревая антенна, дающая в горизонтальной плоскости равномерное излучение.
Штыревая антенна
Она проста в изготовлении и хорошо согласуется с кабелем с волновым сопротивлением 72 ом (рис. 1). Для изготовления антенны (на 38—40 Мгц) нужна алюминиевая труба (стакан) длиной в 1,86 м и диаметром от 25 до 40 мм и; штырь (сплошной или полый) такой же длины.
В качестве штыря можно применить алюминиевую трубку диаметром 12 мм. Стакан выполняется из отрезка дюралюминиевой трубы диаметром 30 мм.
Рис. 1. Конструкция штыревой антенны. 1 — штырь; 2 — изолятор (плексиглас); 3 — место соединения оплетки кабеля со стаканом; 4 — стакан; 5 — кабель (R волн 70 — 75 ом); 6 — пробка.
Штырь должен быть, укреплен в пробке из органического стекла, в которой предварительно просверливают отверстие по диаметру штыря. Центральную жилу кабеля прочно припаивают к штырю, а оболочку кабеля надежно соединяют со стаканом в верхней его части.
После того как все необходимые соединения сделаны, «а штырь надевают пробку, которую затем с большим трением вгоняют в трубу.
В целях предохранения от проникновения воды место вокруг штыря должно быть залито смолкой (от гальванических элементов). При этом надо следить за тем, чтобы «поясок» из смолки не был слишком широк, иначе это резко ухудшит изоляционные качества пробки.
Ни в коем случае нельзя заливать смолкой всю площадь поверхности пробки, так как для токов высокой частоты смолка является плохим изолятором. Если штырь выполнен и» трубы, то верхнее отверстие надо плотно закрыть пробкой, лучше всего резиновой.
Четвертьволновая антенна
В случае отсутствия трубы, необходимой для изготовления стакана, можно применить четвертьволновую антенну (штырь) с наклонно расположенными элементами. Конструкция такой антенны понятна из рис. 2.
Наклонные элементы выполняются из возможно более толстой медной проволоки (2,5—3 мм) и являются как бы продолжением оттяжек верхнего яруса, но изолированы от них двумя орешковыми изоляторами. В качестве фидера следует применить коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 70— 75 ом.
Рис. 2. Штыревая УКВ антенна с наклонными элементами. 1 — изолятор; 2 — труба мачты; 3 — наклонные элементы; 4 — изоляторы.
Согласование антенны с фидером достигается изменением длины штыря и наклонных элементов в пределах от 94 до 100% четверти длины волны.
Следует, однако, заметить, что изменение входного сопротивления антенны, вызываемое изменением длины элементов, незначительно. Поэтому длину элементов можно сразу брать равной 0,97 1/4 лямбда.
Центральную жилу кабеля подсоединяют к штырю, а оболочку—к элементам яруса. Труба мачты электрически с антенной не должна соединяться.
Антенна со шлейфом и заземленным крестом
Из всех штыревых антенн лучшей является антенна со шлейфом и заземленным крестом. Антенна с заземленным крестом излучает под небольшим углом к горизонту, что дает существенный выигрыш в дальности при работе земной волной.
По этой причине она мало пригодна для сзязи на очень большие расстояния, когда имеет место отражение от ионизированного слоя.
На рис. 3 показана схема антенны с размерами всех ее элементов для частоты 39— 144 Мгц. Штырь 1 и крест 2 соединены между собой через шлейф 3, центральный проводник которого на другом его конце соединен с оплеткой шлейфа (точка а). Таким образом, штырь 1 также оказывается заземленным через шлейф.
Рис. 3. Штыревая УКВ антенна со шлейфом и заземленным крестом. 1 — штырь; 2 — горизонтальные элементы: 3 — шлейф; 4 — фидер из кабеля с волновым сопротивлением 70 — 75 Ом; 5— труба мачты. Для диапазона 38 — 40 МГц: D - 20 мм, h -1695 мм, l1 — 1830мм, l2 - 550 мм для диапазона 144 — 146 МГц, D - 15 мм, h - 440 мм, І1 = 484 мм, l2 = 142 мм.
Фидер подключается центральной жилой к штырю и одновременно к центральному проводнику шлейфа. Оболочки фидера и шлейфа соединяются между собой в точке Ь.
Антенна укрепляется на хорошо заземленной водопроводной или газовой трубе. Элементы антенны выполняются из металлических прутьев или трубок одного диаметра (например, 12 или 15 мм).
Вертикальная штыревая антенна
Другой тип вертикальной штыревой антенны изображен на рис. 4. Антенна состоит из штыря 1 и манжеты 3, надеваемой поверх трубы мачты 4.
Штырь целесообразно выполнять из меди или алюминия, а манжету — из обычной стальной трубы, имеющей диаметр, несколько больший диаметра мачты.
За неимением подходящей трубы манжету можно выполнить из системы сравнительно тонких проволок, расположенных по поверхности цилиндра вокруг мачты. Концы проволок припаиваются к кольцам.
Рис. 4. Манжетная УКВ антенна. 1 — изолятор; 2 — манжета; 3 — изолятор; 4 — труба мачты.
Такая антенна дает усиление в 2 раза (в вертикальной плоскости).
Антенна хорошо согласуется с коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 72—75 ом, при этом длина манжеты должна составлять 0,99 1/4 лямбда а штыря — 0,94 1/4 лямбда.
Для 52-омного кабеля длина манжеты берется равной 0,98 1/4 лямбда, длина штыря — 0,95 1/4 лямбда. Согласование достигается небольшим изменением длины штыря, а главным образом — манжеты. Размеры манжеты весьма критичны.