В.ИВАЩЕНКО, RZ6ARF, Краснодарский край                   АНТЕННА "КОМПАКТИЗИРОВАННАЯ ПИРАМИДА"

Антенну "Пирамида" [1], можно преоб­разовать в конструкцию, предложенную в [2]. Главным достоинством антенны "Преобразованная пирамида" является ее многодиапазонность, те она позво­ляет проводить QSO в диапазонах 10, 15, 20, 40, 80 и 160 м. В некоторой сте­пени недостатком "Преобразованной пирамиды" можно считать занимаемую ею большую площадь. Установку такой антенны может позволить себе не каж­дый радиолюбитель. Управление пита­нием антенны, с одной стороны, расши­ряет ее возможности но с другой — ус­ложняет конструкцию. Упростить ее мож­но, стационарно скоммутировав верши­ны двух "дельт" (АС и BD в [2]) Для это­го их соединяют последовательно, запитав антенну в разрыве ее самой верх­ней точки. Конструкция упростится, но будет утрачена возможность работы на диапазоне 160 м.

Вниманию радиолюбителей, имеющих территориально-пространственные ог­раничения в установке и размещении антенн, можно предложить вариант ан­тенны "Компактизированная пирами­да". Эта антенна по форме напомина­ет "классическую" пирамиду, но отли­чается от нее вдвое меньшими геомет­рическими размерами, что достигает­ся за счет увеличения количества тре­угольников с двух до четырех (рис.1 и 2).

                           

 При общей длине периметра 84 м, стороны равнобедренных треугольни­ков имеют размер всего лишь по 7 м. Питание антенны можно выполнить в разрыв шлейфа в одной из точек А, В, С, D или О. Практическая конструкция такой антенны была выполнена алю­миниевым одножильным проводом ди­аметром 3,5 мм. Использовалась одна мачта высотой 12 м. Восемь проводни­ков, исходящих от вершины пирамиды, одновременно со своей основной функ­цией — излучателей и приемников элек­тромагнитной энергии — являются час­тью растяжек антенны. Это экономит материалы и исключает встречающие­ся в практике установки антенн нежела­тельные нагромождения неэстетичных элементов конструкции.

Общий вид антенны 'Компактизиро­ванная пирамида' приведен на рис 2. К верхней точке (точка О) мачты крепится пластина из диэлектрического матери­ала размерами 205x170x20 мм. Все во­семь нижних углов треугольников име­ют индивидуальные растяжки (на рисун­ке не показаны) от точек А, В С, D. Ре­альные антенны отличаются от моделей из-за различных факторов, в том чис­ле, местных условий. Поэтому при со- здании антенны и ее последующей установке нужно иметь в виду следующее :

-  при монтаже антенны и ряде других работ общая длина шлейфа должна быть неизменной и составлять до настройки 84 м, 

-  чем длиннее будут ребра треугольников и, соответственно, короче их основания, тем хуже будет работать ан­тенна [2],  

-  чем больше пространственное по­ложение треугольников реальной антен­ны будет отличаться от модели, тем, опять-таки, хуже,

-     нужно стремиться разместить антен­ну так, чтобы свести к минимуму влия­ние окружающих предметов,

-     монтаж и установку мачты и антен­ны могут выполнить 1-2 человека

Настройка антенны

1.    От точки разрыва шлейфа (входа антенны) отмерить расстояние 2,6 м, и в этом месте установить последователь­но с проводником антенны катушку (ди­аметр каркаса — 60 мм, диаметр прово­да — 3,5 мм, число витков — 4, шаг на­мотки—10мм). К этому плечу шлейфа подсоединить центральный проводник коаксиального кабеля, оплетку — к дру­гому плечу.

2.   Изменением длины шлейфа настро­ить антенну в резонанс в диапазоне 40 м.

3.    Проверить настройку антенны на остальных диапазонах.

4.    Измерить входное сопротивление антенны. Если оно незначительно отли­чается от сопротивления фидера и име­ет активный характер, то добиться от­личного согласования можно неболь­шим изменением формы треугольников, их взаимного расположения и углов плоскостей треугольников относительно вертикальной опоры. При значительной разнице сопротивлений фидера и антен­ны придется применить какой-нибудь метод согласования.

Настройку антенны можно выполнить, в частности, с помощью самодельного прибора для настройки КВ-антенн. Прин­ципиальная электрическая схема прибо­ра приведена на рис.3.

 

 Его диапазон рабочих частот — 2,5... 31 МГц.  Прибор позволяет:

 -    определить резонансную частоту каждого элемента антенны и антенной системы в сборе.

-     измерить активную составляющую входного сопротивления антенны (мак­симальное сопротивление — 500 Ом),

-     измерить реактивные составляющие входного сопротивления антенны,

-     определить КСВ антенны (отношение волнового сопротивления фидера к входному сопротивлению антенны),

-     определить коэффициент укороче­ния коаксиальных кабелей и линий пи­тания антенн.

Прибор образован соединением в одну общую систему полупроводниково­го трехкаскадного генератора с измери­тельным ВЧ-мостом. Задающий генера­тор собран по схеме емкостной трехточки на транзисторе VT1. Каскад на тран­зисторе VT2 является истоковым повто­рителем и служит для согласования с оконечным каскадом, собранным на VT3. Диапазон частот генератора имеет пять поддиапазонов за счет сменных катушек, включаемых в цепь затвора транзистора VT1.

ВЧ-напряжение (1...3 В) снимается с трансформатора Тр1 и через переходной конденсатор С14 поступает на ВЧ-мост. В его диагональ включен микроампер­метр, индицирующий баланс моста. Чувствитепьность микроамперметра зада­ется переменным резистором R13. Загрубление чувствительности достигается замыканием на корпус шунтирующего ре­зистора R14 (его сопротивление подбира­ется при настройке прибора). Перемен­ный резистор R11 плеча моста снабжен шкалой. КПЕ С18 тоже имеет шкапу. Две закорачивающие перемычки АВ и CD по­зволяют подключать его параллельно либо к резистору R11, либо ко входу Х1.

Монтаж высокочастотной части цепи моста производится очень короткими отрезками оголенного луженого прово­да диаметром 1,5...2 мм. Следует уде­лить внимание подбору резисторов R9 и R10. Разброс их сопротивлений дол­жен быть минимален, от этого в значи­тельной степени зависит точность изме­рений.

С1 — КПЕ с воздушным диэлектриком (Смах=50 пФ), снабжен верньером; С18 — КПЕ с воздушным диэлектриком (Смах=160 пФ); С15 и С16 — подстроечные конденсаторы с воздушным диэлек­триком. Трансформатор Тр1 наматыва­ется тремя проводами (по 9 витков в каждой секции) на кольце ВЧ50 диамет­ром 14 мм.

Достаточный объем для размещения всех элементов схемы составляет  290x216x78 мм. 

Настройка прибора проводится в следующей последовательности:       

-     проверить монтаж генератора.

-     подбором емкостей конденсаторов СЗ и С4 обеспечить связь контура L1-C1 с транзистором VT1.

-     проверить и при необходимости под­корректировать или установить режимы транзисторов.

-     проконтролировать ВЧ-напряжения уровнем 1...3 В на выходе генератора.

-     проверить сменные катушки L1 и при необходимости уточнить и изменить их намоточные данные.

-     проверить монтаж ВЧ-моста.

Ко входу Х1 прибора подключить посто­янный резистор сопротивлением 100 Ом и мощностью 2 Вт (точки А, В, С и D схе­мы разомкнуты). Генератором задать произвольную частоту. Резистором R11 сбалансировать мост при максимальной чувствительности индикатора (показа­ния индикатора могут отличаться от нуля). Конденсатором С15 установить стрелку индикатора на нулевую отмет­ку. Перемычками соединить точки схе­мы АВ и CD, конденсатор С18 устано­вить в положение минимальной емкос­ти. Конденсатором С16 опять сбаланси­ровать мост, не изменяя сопротивление резистора R11.

На шкале конденсатора С18 отметить нулевую точку и от нее сделать градуи­ровку через каждые 10 пФ.

Измерения

Прибор подключают к антенне непос­редственно коротким отрезком коакси­ального кабеля или полуволновым (для данного диапазона) повторителем. Ре­зистор R11 нужно установить в положе­ние, соответствующее волновому сопро­тивлению применяемого фидера. Ем­кость КПЕ С11 следует плавно изменять до того положения, при котором произой­дет резкое уменьшение показаний инди­катора. Резистором R11 и КПЕ С18 сле­дует сбалансировать мост. Если баланс достигается при нулевом положении конденсатора С18, то на этой частоте ан­тенна имеет только активное входное сопротивление, которое отсчитывается по шкапе, закрепленной на резисторе R11. Если же баланс возможен при из­менении емкости КПЕ С18, то на дан­ной частоте антенна имеет реактивную составляющую, и тем большую, чем больше емкость КПЕ С18. Реактивная составляющая имеет емкостный харак­тер при закороченных точках схемы АВ и CD, индуктивный — при закороченных АС и BD.

Следует иметь в виду, что бум, рас­тяжки и некоторые другие предметы могут вызывать появление дополнитель­ных резонансных частот.

При испытании коаксиального кабеля или пинии один из концов закорачива­ют, а другой подключают ко входу моста Х1, установив в нулевое положение шка­пы, закрепленные на R11 и С18. Нахо­дят резонансную частоту, при которой мост балансируется, и полагают, что для этой частоты данная пиния или кабель имеют полувопновую электрическую длину. Частоту генератора пересчитыва­ют в длину волны и находят таким обра­зом искомую половину длины волны. От­ношение геометрической длины пинии или кабеля к полученному значению по­луволны является коэффициентом уко­рочения, удовлетворяющим условиям данной задачи. По полученному значе­нию коэффициента укорочения вычис­ляют длину требуемой фазосдвигающей пинии с учетом того, что полуволновой отрезок пинии сдвигает фазу на 180°; четвертая часть попувопновой пинии — на 45° и т.д.

Для определения КСВ антенны изме­ряют отношение волнового сопротивле­ния фидера к входному сопротивлению антенны. Измерения окажутся более точными и надежными, если они прове­дены на антенне, установленной в ра­бочее положение, и влияние посторон­них предметов сведено к минимуму. На­пример, входное сопротивление антен­ны может плавно или скачками менять­ся, если некоторые растяжки ослабли и раскачиваются под действием ветра, имеются плохие контакты в телескопи­ческой мачте и т.д.

Литература

1.   К Ротхаммель. Антенны. — С-.Пе­тербург: Бояныч, 1998

2.   В.Иващенко. Вседиапазонная ан­тенна "Преобразованная пирамида". — Радиомир. KB и УКВ, 2004, N2.

3.   Б.Дякив, А.Дякив. Измерение и со­гласование параметров антенн. — Харь­ков, 2001.