Антена на 33-й телевізійний канал

Канд. техн. наук К. ХАРЧЕНКО

Використання дециметрового діапазону хвиль для прийому телебачення надає радіоаматорам широкі можливості конструювання антен різних типів. Однак, через особливості розповсюдження хвиль цього діапазону, основну увагу слід зосередити на виготовленні високоефективних антен, що мають вузькі діаграми спрямованості. Описувана в цій статті антена належить до цього класу. Вона має коефіцієнт спрямованої дії (КНД) близько 50 і порівняно проста у виготовленні. В її основу входить ромбічні полотно, яке добре відомо по застосуванню в короткохвильовому діапазоні.

Основними недоліками ромбічної антени звичайного типу є знижений к.к.д. зважаючи на включення активного навантажувального опору і наявність у діаграмі спрямованості значних бічних пелюсток. Підвищити коефіцієнт посилення антени шляхом виключення активного навантаження та розширення поперечних розмірів проводів ромба не можна, тому що це приводить до додаткового зростання бічних пелюсток. Практично повністю позбутися від першого браку (тобто підвищити к. п. д. приблизно до 100%) і помітно послабити другий (знизити рівень бічних пелюстків) можна, навантаживши ромбічні полотно замість активної, змінної реактивної навантаженням і забезпечивши антену рефлектором (мал. 1).

рис. 1
рис. 1

При цьому роботу антени можна представити так: під дією збудливою е.р.с. на проводах ромба виникає падаюча хвиля, що розповсюджується в бік реактивного навантаження і створює поле Епад (рис. 1). Частина енергії цієї хвилі йде на випромінювання, а частина, що залишилася повністю відбивається реактивної навантаженням і створює на проводах ромба відображену хвилю, що поширюється в бік екрану – рефлектора. Ця хвиля створює поле Еотр. У свою чергу частина енергії відбитої хвилі йде на випромінювання, а решта – поглинається генератором, що порушив е.. д. с. Поле відбитої хвилі, потрапляючи на рефлектор, змінює напрям розповсюдження і накладається на полі падаючої хвилі. При зміні реактивного навантаження змінюються умови накладення і в результаті для результуючого поля ерез можуть

бути підібрані оптимальні умови. Очевидно, що вони залежать як від фази поля Еотр, так і від його амплітуди. Фаза поля Еотр підбирається реактивної навантаженням, а амплітуда задається діаметром проводів ромба. Водночас зауважимо, що частина енергії хвилі, відбитої від реактивного навантаження, що потрапляє в фідер, може бути використана для компенсації віддзеркалень на його вході, що виникають за рахунок різниці між хвильовим опором фідера і вхідним опором антени, що може поліпшити узгодження антени з фідером.

Умови для отримання оптимального результуючого поля ерез та режиму роботи фідера близькі один одному, тому одночасно з живого діаграмою спрямованості забезпечується узгодження антени з фідером.

Діаграми спрямованості ромбічної антени з рефлектором і змінної реактивної навантаженням для l = 3L і кута ф = 113 ° показані на рис. 2. Як видно з цього малюнка, для Е-площині (горизонтальною) кут розкриття діаграми спрямованості невеликий (15 °). Це вимагає підвищеної уваги при юстування антени.

рис. 2
рис. 2

Конструктивно антена може бути зроблена так, як показано на ріс3. Вона складається з плоского гратчастої рефлектора, ромбічного полотна, вузла живлення і фіксуючих деталей (каркасів н расчалок). Всі деталі рефлектора, включаючи щоглу, можуть бути виконані з металу. Якщо немає такої можливості, то поперечні рейки 1 рефлектора і стовбур 2 щогли можуть бути зроблені з дерева, а інші деталі – з дроту. Доцільно відтягнути до стовбура щогли розтяжками 3 кінці верхньої і нижньої поперечних рейок рефлектора для виключення провисання його проводів.

ріс3
ріс3

Ромбічні полотно 4 антени виготовляють з голого мідного дроту діаметром близько 1 мм. Його прикріплюють до кінців діелектричного (дерев'яного) каркасу. Площина каркаса повинна бути паралельна площині землі і перпендикулярна площині рефлектора. Для фіксації каркаса використовуються чотири расчалкі 5. І каркас, і расчалкі обов'язково повинні бути виконані з діелектрика. Для каркаса зручно використовувати лижні палиці з бамбука, очерету або скловолокна. Расчалкі можна зробити з декількох жив капронової риболовної волосіні. Якщо буде застосований дерев'яний каркас, необхідно в місцях його безпосереднього зіткнення з проводами ромбічного полотна передбачити вставки з органічного скла. Всі деталі антени за винятком вузлів, описаних нижче, можуть бути виготовлені довільно з матеріалів, що є в розпорядженні радіоаматора.

На рис. 3.2 показана схема живлення антени. Вона передбачає перехід від коаксіального кабелю типу РК-75-7-15 (РК-3) до проводів ромба. Цей перехід (сімметрірующее пристрій) являє собою трубку з двома пазами. Ширина пазів становить 0,4 внутрішнього діаметра трубки, а довжина – близько 250 мм. Кінець кабелю вставляють у трубку з боку, протилежного пазах так, щоб його зовнішній обплетення була натягнута на трубку. Поверх обплетення накладають бандаж та пропаівают трубку, оплетку і бандаж. Потім оголену частину обплетення і бандаж обмотують ізоляційною стрічкою. Висунуту з другого кінця трубки (З боку пазів) поліетиленову ізоляцію з центральним провідником обрізають і останній припаюють до однієї з половин трубки, що утворилися після прорізування пазів. Провід ромбічного полотна припаюють до обох половин трубки і зміцнюють утворився вузол безпосередньо на стовбурі щогли, так як на нього припадає велике навантаження-натяг проводів ромба. Перед тим, як припаяти провідники ромба до половин трубки, на неї щільно одягають металеве кільце (пересувний короткозамикачем), замикає накоротко половини трубки і що дозволяє змінювати довжину пазів від точок харчування ромба до кільця. Прикріплювати трубку уздовж стовбура щогли слід на діелектричних прокладках (текстоліт, органічне скло), щоб між трубкою і стовбуром був просвіт в 20-30 мм. Прив'язувати трубку до щогли можна тільки діелектричними матеріалами, наприклад, капроновою волосінню. Кріплення нижче пазів може бути зроблено дротом. У кінці поперечної рейки каркаса ромба слід вставити пластмасові, керамічні або скляні втулки (рис. 3.3). У них вставляють провід ромба.

У протилежній точкам харчування вершині ромб повинен бути навантажений на змінну реактивну навантаження. Вона являє собою замкнуту з одного кінця двопровідних лінію, утворену продовженням сторін ромба (рис. 3.4, а). Слід уникати розташування цієї лінії на дерев'яному каркасі. Тому кінець подовжньої рейки каркаса ромба слід виготовити з органічного скла або іншого ізоляційного матеріалу. Для того щоб мати можливість змінювати довжину лінії, потрібно зробити і одягнути на неї скобу-короткозамикачем (рис. 3.4, б).

Починати настройку антени слід з поступової зміни довжини двопровідної навантажувальною лінії, пересунувши кільце-короткозамикачем в точках харчування ромба так, щоб довжина пазів дорівнювала чверті довжини хвилі (131 мм). Оцінювати правильність налаштування антени краще всього по увазі її діаграм спрямованості, які повинні бути якомога ближче до показаним на рис. 2. Якщо немає можливості визначити діаграми спрямованості, то роботу антени визначають за якістю зображення на екрані телевізора.

Тому що на початку налаштування скоба короткозамикачем двопровідної лінії встановлюється довільно, то у напрямку головного випромінювання антени може бути провал. Його неважко виявити, обертаючи антену вліво – вправо на ± 20 ° від напрямку на кореспондента. У цьому випадку, не направляючи антену на один з наявних максимумів, слід продовжувати налаштування. Потрібно орієнтувати антену на провал і добиватися його усунення переміщенням скоби-короткозамикачем вздовж двопровідної лінії. Підібравши шукане положення скоби-короткозамикачем, потрібно зафіксувати його на лінії і підстроїти антену, переміщаючи кільце-короткозамикачем в точках харчування антени вгору і вниз від вихідного положення.

Розміри описаної антени можна змінити, користуючись графіком мал. 4, на якому наведена залежність кута ф ромба (див. мал. 1) від довжини його боку l / L, вираженої в довжинах хвиль. Цей графік дозволяє розрахувати необхідні розміри каркаса для ромбічного полотна. Всі інші вузли антени не змінюються за винятком рефлектора, поперечні рейки якого повинні бути дещо довше поперечної рейки каркаса ромба.

рис. 4
рис. 4

(Радіо 6-69)