Малогабаритна антена Сі-Бі діапазону

Антенне господарство є необхідною складовою будь-якої радіостанції. Для СВ радіостанції, яка може використовуватися як у пересувному варіанті - з автомобіля, так і стаціонарно - з дому, необхідно мати постійну "домашню" антену. Один з найбільш простих і ефективних варіантів такої антени було наведено в [1], але ця антена ефективно працює лише на верхніх поверхах будівель. При розташуванні на нижніх поверхах її ефективність значно зменшується через сильне поглинання вертикальної складової випромінювання стоячими поруч будинками, які є досить ефективним екраном.

У подібних випадках ефективніше працює рамкова антена. Один з варіантів рамкової автомобільної антени було розглянуто в [2]. Рамкова кімнатна антена може бути розташована по периметру вікна (рис.1). Конденсатор, який налаштовує антену в резонанс, розташовується на перекладині, що розділяє вікно на дві частини.

Були випробувані два варіанти антени. Розміри першої - А=140 см, Б=140 см, В=40 см; Г=70 см. Конденсатор був розташований у коробці з фольгованого склотекстоліту, його остаточна ємність становила 3,5 пФ. При менших розмірах периметра вікна ємність конденсатора збільшується. Те, що конденсатор розташований не симетрично, а трохи збоку від геометричного, і в даному випадку електричного, центру антени, не заважає її нормальній роботі.

Другий варіант антени мав розміри А=140 см, Б=210 см, В=40 см. У цьому випадку конденсатор не знадобився, налаштування антени в резонанс здійснювалося проводниками Г, які в даному випадку були по 60 см завдовжки.

Обидві антени були виконані з гнучкого мідного дроту діаметром 1 мм і розташовані з внутрішньої сторони вікна. Слід зазначити, що для роботи антени немає жодної різниці, де вона встановлена - з внутрішньої чи зовнішньої сторони вікна, все визначає лише зручність її установки. Відстань В також може бути змінено при різних варіантах виконання вікна.

У випадку низького розташування антени - на нижніх поверхах, а отже, і при необхідності "вилізти за екран", найбільший ефект дає живлення антени або в одному з нижніх її кутів, або в центрі її нижньої сторони. Але на практиці реалізація такого живлення, навпаки, зменшує ефективність роботи антени в порівнянні з живленням у центрі вертикальної сторони. Це пов'язано з тим, що під вікном зазвичай знаходиться металевий підвіконник і батарея опалення, які сильно поглинають ВЧ енергію.

Якщо кімнати виходять на різні сторони будинку, має сенс встановити дві антени, що дозволяє впевнено працювати по двом напрямкам. Налаштування антени не представляє складності і може бути виконана кількома способами. Найбільш простий з них - з використанням індикатора напруженості поля. Змінюючи ємність конденсатора або довжину елементів Г, необхідно досягти максимальної напруженості поля. Але більш ретельна настройка можлива лише за допомогою КСВ-метра або ВЧ-містка, наприклад, приведеного в [3]. Дійсно, налаштовуючи антену за індикатором напруженості і використовуючи при цьому промислову СВ-радіостанцію з системою автоматичної регулювання потужності, якою забезпечено більшість станцій, важко досягти коректної настройки антени. Використовуючи ж міст, вхід якого узгоджений з виходом передавача, можна провести дуже точну настройку антени в резонанс і визначити при цьому її реальний опір. Як виявилось, опір першого варіанту антени було близько 35 Ом, другого варіанту - близько 55 Ом, у обох випадках з невеликою реактивністю. Це показує, що найбільш ефективно обидві антени можна запитати кабелем 50 Ом, що дуже зручно, оскільки імпортні радіостанції розраховані на таке опір антени.

Але найбільший ефект при застосуванні такої антени дає використання узгоджуючого пристрою (рис.2). Пристрій виконано несиметричним, оскільки рамкова антена хоч і відноситься до симетричних, але в даному випадку вплив сторонніх предметів рассиметризує її. Катушка L2 виконана з мідного дроту товщиною 1,5 мм, безкаркасна. Вона містить 6,5 витків, діаметр - 25 мм, довжина намотування - 40 мм. Холодний кінець припаяний до дна коробки, гарячий - на роторі С1. Катушка L1 містить два витки такого ж дроту, розташована поверх L2 і знаходиться в нижній третині її. Це узгоджуюче пристрій дозволяє довести опір кімнатної рамкової антени зі сторони входу узгоджуючого пристрою (УП) до будь-якого опору стандартного кабелю - 50 або 75 Ом, при цьому реактивної складової практично не було. Узгоджуюче пристрій працює з великим ККД - не менше 90% (виміряно практично), так що практично вся потужність від передавача надходить в антену. Будучи вузькополосною ланцюгом, УП ефективно усуває TVI, що особливо важливо при використанні радіостанції з підсилювачем потужності. Вказаний варіант УП можна налаштувати так, що воно буде працювати у всьому СВ діапазоні з невеликим КСВ по його краях.

Узгоджуюче пристрій було виконано в коробці з фольгованого склотекстоліту розмірами 6х8х6 см і розміщено в безпосередній близькості від антени. Ротори С1 і С2 для підстроювання були виведені назовні. Слід зазначити, що використання УП, що дозволяє досягти КСВ в кабелі, що живить антену, практично 1:1, дає можливість сміливо застосовувати різні фільтри перешкод, неодноразово наведені в літературі (наприклад [4,5]), які дозволяють знизити рівень TVI дуже суттєво. Фільтр необхідно встановлювати відразу на виході радіостанції.

При порівняльному випробуванні рамкових антен, описаних у цій статті, з антеною з [I], було виявлено їх явна перевага. Рамкові антени забезпечували велику дальність зв'язку і значно нижчий рівень TVI і радіоперешкод. Останнє особливо помітно при використанні узгоджуючого пристрою. Що ще не менш важливо - ці рамкові антени можуть бути розміщені практично непомітно, що не псує інтер'єру кімнати.

Антену з підстроювальним конденсатором добре узгоджується в діапазоні частот від 21 до 30 МГц, що дає їй можливість працювати не тільки в СВ діапазоні, а й у кількох аматорських КВ діапазонах. Узгоджуюче пристрій з вказаними тут номіналами радіодеталей добре узгоджує лише від 30 до 24 МГц. Для роботи на 21 МГц ємності конденсаторів С1 і С2 необхідно збільшити до 50 пФ, або кількість витків катушки L2 збільшити до 8,5, зберігши при цьому довжину намотування. У цьому випадку верхня частота роботи УП обмежується 29 МГц. Друга антена при використанні з нею змінного конденсатора перекривала діапазон від 14 до 24 МГц. Катушка L2 узгоджуючого пристрою для цього діапазону повинна містити 11,5 витків при довжині намотування 45 мм. Катушка зв'язку в усіх випадках містить 2,5 витка. Її можна переміщати по контурній котушці для знаходження оптимальної зв'язку та оптимального КСВ.

У всіх випадках при налаштуванні УП слід прагнути до того, щоб кінцева ємність С2 була максимально можливою. Мінімальне значення С2 свідчить про неправильну настройку системи кабель - УП - антена. При потужностях понад 10 Вт на конденсаторі антени може бути високе ВЧ напруга, тому слід вжити заходів щодо його електричної ізоляції.

Література

1. Заугольний С. Малогабаритна приймопередаюча антена діапазону 27 МГц//Радіолюбитель. 1994. N2.
2. Стахов Є. Антена для охоронної сигналізації/Радіолюбитель. 1996. N8.
3. Григоров І. КСВ-метр - вимірювач опору//Радіолюбитель. 1996. N2.
4. Доматковський Б. Фільтри гармонії/Радіолюбитель. КВ і УКВ. 1996. N3.
5. Радіон Г. Фільтр верхніх частот/Радіолюбитель. 1993. N7.

РЛ-1/97