УКВ антенна - полуволновый петлевой вибратор

К простым антеннам также относится хорошо известный радиолюбителям-ультракоротковолновикам петлевой шлейф-вибратор Пистолькорса.

Схематическое изображение шлейфа-вибратора показано на рис. 1, а конструктивное оформление антенны—на рис. 2.

В отношении передающих и приемных качеств этот вибратор ничем не отличается от описанного выше разрезного полуволнового вибратора; отличие его состоит лишь в величине входного сопротивления. Входное сопротивление шлейфового вибратора, выполненного из трубок одинакового диаметра, равно примерно 300 ом.

Рис. 1. Антенна - шлейф-вибратор Пистолькорса.

Точно такое же сопротивление имеет кабель типа КАТВ, поэтому антенна, выполненная из петлевого вибратора и кабеля КАТВ, не требует никакого дополнительного специального согласования, обычно доставляющего радиолюбителю много хлопот. Кроме того, фидер, изготовленный из кабеля типа КАТВ, стоит значительно дешевле коаксиального.

Неравномерное излучение такой антенны в горизонтальной плоскости легко устраняется вертикальной установкой вибратора. При установке надо только следить за тем, чтобы фидер был расположен перпендикулярно вибратору на длине не меньше:

Рис. 2. Конструкция антенны со шлейфом-вибратором (антенна типа петлевого вибратора).

• 1 — пластинка из изолятора;
• 2 — скобки из изолятора;
• 3 — металлическая мачта;
• 4—фидер из кабеля КАТВ;
• 5 — место приваривания вибратора к мачте.

Диаграмма направленности излучения в горизонтальной плоскости примерно такая же, как и разрезного вибратора. Несколько большая полоса пропускания не имеет существенного значения для любительской связи.

Петлевой вибратор благодаря большому входному сопротивлению получил широкое применение в сложных антеннах. Как известно, пассивные вибраторы сложной антенны сильно снижают входное сопротивление активного вибратора.

Если в качестве активного вибратора применен разрезной полуволновый вибратор, имеющий входное сопротивление 70—72 ом, то при добавлении к нему хотя бы двух пассивных вибраторов его сопротивление падает до 10—20 ом, и согласование с фидером практически становится затруднительным.

Если же для этой цели применить петлевой вибратор, то входное сопротивление антенны, хотя и падает, но остается достаточно высоким для хорошего согласования с фидером.

Второе преимущество шлейфа — удобный способ его крепления. В точке О напряжение по высокой частоте равно нулю, и, следовательно, в этой точке вибратор можно приварить к мачте— необходимость в изоляторах отпадает.

Питать шлейф-вибратор можно как при помощи симметричного кабеля, так и при помощи коаксиального кабеля. На рис. 81 дано схематическое изображение устройства шлейфа-антенны с использованием симметричного кабеля типа КАТВ, имеющего волновое сопротивление 300 ом, т. е. такое же, какое имеет вибратор.

Благодаря равенству сопротивлений надобность в согласующем устройстве отпадает. Приближенно общую длину трубки можно взять равной длине волны "лямбда"; расстояние между центрами двух половин трубок должно составлять 15— 20 мм.

Однако от антенны можно получить лучшие результаты, если произвести более точный ее расчет. Как показывает теория, входное сопротивление шлейфа-вибратора зависит от толщины трубок и расстояния между ними.

При равенстве диаметров (d1 = d2) входное сопротивление петлевого вибратора равно 292 ом и практически не зависит от расстояния между трубками при изменении последнего в пределах от 100 до 150 мм.

Обычно сопротивление шлейфа-вибратора R1 сравнивают с сопротивлением разрезного вибратора Я0, которое равно в среднем 72 ом. Из теории следует, что:

Удобнее входное сопротивление не вычислять, а определять по номограмме (рис. 82).

Номограмма дает возможность быстро определить необходимые размеры шлейфа-вибратора в зависимости от заданного волнового сопротивления и диаметров имеющихся в распоряжении трубок.

Пусть требуется изготовить антенну с более высоким волновым сопротивлением, например 430 ом (это бывает нужно для многовибраторных антенн). В этом случае вибратор должен быть выполнен из трубок различных диаметров.

Рис. 3. Номограмма для расчета антенны шлейфа-вибратора.

Задаемся диаметром нижней трубки вибратора, равным 10 мм, и отношением d1/d2 =3. Проводим на номограмме прямую через отметки 6 и 3 на шкалах К и d1/d2. На шкалах D/d2, D/d1  и в точках пересечения этих шкал с проведенной прямой читаем ответ:

Для определения D надо воспользоваться вторым равенством:

Из первого равенства определяем диаметр верхней трубки вибратора:

Соединение частей вибратора между собой можно выполнить пластинками из меди или латуни шириной, равной приблизительно среднему диаметру трубки,-—20 мм. В заключение определяем резонансную длину вибратора.

Для трубки диаметром 20 мм коэффициент укорочения k=0,483 (смотрим график). Длина вибратора l=0,483 * 7692 мм = 3715 мм.

В диапазоне 144—146 Мгц, как правило, применяются сложные, многовибраторные антенны, в которых в целях облегчения согласования с фидером в качестве активного вибратора всегда применяют шлейф-вибратор.

Расчет волнового сопротивления шлейфа-вибратора для этого диапазона производится по тем же формулам, графикам и номограммам. Длина вибратора определяется тем же способом и равна:

Иногда в сложных антеннах имеет смысл применять двойной петлевой вибратор, имеющий сопротивление 600 ом.

Схематическое изображение такого вибратора дано на рис. 83. Это позволяет в сложных антеннах повысить входное сопротивление до величины, практически пригодной для согласования с существующими фабричными кабелями.

Рис. 4. Двойной петлевой вибратор.

Для:

• fcp - 39 Мгц I = 371 см
• для fcp~ 145 Мгц,  I = 100 см.