Зигзагоподібні антени.

За матеріалами книги Ю. Г. Сіндеева Телевізійні антени.

Зигзагоподібні антени є широкосмуговими. У межах діапазону частот, на який розрахована антена, вона має порівняно постійними параметрами. Одна з переваг антени – Простота виготовлення в домашніх умовах з підручних матеріалів. Вперше зигзагоподібна антена була описана в літературі радіоаматорського К. П. Харченко в 1961 році, а її різновиди багаторазово публікувалися в наступні роки. Полотно зигзагоподібної антени складається з восьми замкнених однакових провідників, які утворюють дві ромбоподібні комірки (мал.1.), З'єднані паралельно.

Рис. 1. Схематичне зображення
Рис. 1. Схематичне зображення зигзагоподібної антени.

Вона добре узгоджується з 75-омним коаксіальним кабелем без використання узгоджуючих і сімметрірующіх пристроїв у діапазоні частот приблизно з дворазовим перекриттям. Для поліпшення спрямованих властивостей антени її розташовують біля екрана рефлектора, причому полотно можна кріпити до екрану не тільки за допомогою діелектричних, але і металевих стійок, поєднуючи їх з рамками антени в точках нульового потенціалу.
Зигзагоподібна антена має одну пару точок харчування (А-б), до яких безпосередньо підключається фідер. Антена має лінійну поляризацію. Орієнтація вектора напруженості електричного поля Е на малюнку показана стрелкамі.Кабель прокладається через точку нульового потенціалу П та подвум провідникам полотна антени підводиться до точок її живлення (рис.2.).

Рис. 2. Підключення кабелю до зигзагоподібної антені.
Рис. 2. Підключення кабелю до зигзагоподібної антені.

Тут оплетку кабелю з'єднують з однією з точок харчування антени (тієї, де прокладений кабель), а центральний провідник – з іншого. Принципово оплетку кабелю в точці П теж потрібно замкнути накоротко на полотно антени, проте, як показала практика, робити це не обов'язково. Досить підв'язати кабель до полотна антени в точці П, не порушуючи його поліхлорвініловою оболонки.
Зигзагоподібна антена зручна тим, що простота її дозволяє допускати значні відхилення (неминучі при виготовленні) в ту або іншу сторону від розрахункових розмірів її елементів практично без порушення електричних параметрів.
Антена встановлюється так, щоб напрямок на телецентр було перпендикулярно площині полотна.
Крива, показана на рис.3., Характеризує залежність КБВ від ставлення l/h у 75-омном кабелі для зигзагоподібної антени, зображеної на рис.2., а крива 2 – залежність КНД від l/h .

Рис. 3. Залежність КБВ і КНД від l / h для зигзагоподібної антени.
Рис. 3. Залежність КБВ і КНД від l / h для зигзагоподібної антени.

За допомогою цих графіків можна побудувати зигзагоподібну антену, яка має максимальний КНД на заданій частоті.
Полотно антени виготовляється зазвичай з металевих смужок. Її вхідний опір в діапазоні частот в значній мірі залежить від поперечних розмірів провідників, з яких виконано полотно. Чим товщі (ширше) провідники, тим краще узгодження антени з кабелем. Взагалі ж для полотна зигзагоподібної антени придатні провідники самого різного профілю – трубки, пластини, куточки і т. п.
Для поліпшення спрямованих властивостей антени, що складається з зигзагоподібної полотна, застосовують плоский екран-рефлектор. Найчастіше він являє собою ряд провідників, розташованих в одній площині паралельно вектору напруженості електричного поля Є. Довжина провідників залежить від максимальної довжини хвилі робочого діапазону h max і розмірів активного полотна антени, який не повинен виступати за межі екрану. У площині вектора Е рефлектор обов'язково повинен бути трохи більше половини h max. Чим товщі провідники, з яких роблять рефлектор, і чим ближче вони розташовані один до одного, тим менша частина енергії, що падає на нього, просочується у заднє півпростір.
Зигзагоподібна антена з рефлектором має односторонню діаграму спрямованості у вигляді витягнутих еліпсів як в горизонтальній, так і у вертикальній площинах, причому задній пелюстка практично відсутня.
За конструктивним міркувань екран не слід робити дуже щільним. Достатньо, щоб відстані між провідниками діаметром 3 … 5 мм не перевищували 0, 05 … 0, 1

h min – мінімальної довжини хвилі робочого діапазону. Провідники, які утворюють екран, можна з'єднати між собою в будь-якому місці і навіть приварювати або припаюють до металевій рамі. Щоб уникнути перешкод не слід допускати, щоб провідники (полотна антени або рефлектора) від вітру терлися або торкалися один одного.

Рис. 4. Зигзагоподібна антена.
Рис. 4. Зигзагоподібна антена.

Один з можливих варіантів антени з рефлектором показаний на ріс.4.Ее активну полотно складається з плоских провідників, а рефлектор – з люльок. У місцях з'єднання елементів антени повинен бути надійний електричний контакт.
На величину КБВ в тракті з хвильовим опором 75 Ом значною мірою впливають як ширина планки d пл активного полотна антени, так і відстань S, на яке воно віддалене від екрану. Максимум КБВ буде при l/h max = 0, 29 і майже не залежить від ширини планки. Для оптимального узгодження з кабелем в широкому діапазоні частот полотно зигзагоподібної антени слід розташовувати на відстані S > =0,18
h max. від екрану. Зі збільшенням відстані
S КНД антени знижується і звужується діапазон частот, в межах якого спрямовані властивості антени не зазнають помітних змін.
Таким чином, з точки зору поліпшення КНД антени відстань
S бажано зменшувати, а з точки зору узгодження – збільшувати.
Для кріплення полотна антени до плоского рефлектора використовують стійки. У точках П-П стійки можуть бути як металевими, так і діелектріческімі.Как говорилося раніше, ці антени є широкосмуговими і антена, розрахована на 5-й канал, буде приймати сигнали 1-5-го каналів (в дворазової смузі частот), а антена 12-го каналу буде приймати сигнали 6-12-го каналів.
Основою для розрахунку розмірів зигзагоподібних антен є графіки на рис.3. Як видно з малюнка, найкраще узгодження має місце при
l/h max = 0, 29. Обравши за h середню довжину хвилі вибраного діапазону (як уже згадувалося, антена добре працює у двократному діапазоні частот), можна визначити l . В дециметровому діапазоні ширину антени полотна зазвичай беруть близько 20 мм. Відстань S від полотна до рефлектора вибирають рівним 0, 2 h. Відстань а-б береться рівним 15 мм.