10-3. многовибраторные антенны

Вращающаяся антенна «Мамонт» на 80 и 160м

В последние годы на всем диапазоне в телеграфном и телефонном участках появилось много помех от СВ радиостанций. Хотя им выделен отдельный диапазон 27 МГц, но большинство импортных радиостанций перекрывают диапазон частот от 26 МГц (отдельные от 25 МГц) вплоть до 30 МГц (отдельные еще выше).

Преимуществом более коротких волн является возможность применения для них направленных антенн. Такие антенны излучают радиоволны только в одном направлении. Чем короче волна, тем проще и удобнее изготовлять направленные антенны.

Если на самых низкочастотных диапазонах такие антенны невозможно или очень сложно создать. Группой финских радиолюбителей построена вращающаяся антенна «Мамонт» на 80 и 160 м (5 и 3 элемента, соответственно). Высота башни — 100 м.

Если вы хотите построить направленную антенну «Мамонт» на 160/80 в стиле Arcala Extremes (ОН8Х), то вам, прежде всего, необходимо измерить свои земельные владения. Каждая из четырех стальных растяжек закреплена на расстоянии 120 м от мачты. В совокупности вся конструкция занимает 3 гектара!

Будьте готовы заказать 450 м тяжелых металлических секций! В завершении потребуется 600 л краски.

Высота установки антенны 80 метрового диапазона 90 м. Высота установки антенны 160 метрового диапазона 80 метров. Общий вес всей конструкции 39600 кг.

Количество элементов, усиление, угол работы:

• 3 элемента на 160 м, 12,9 dBi, 26°;
• 5 элементов на 80 м, 15,7dBi, 12°.

Соотношение влеред/назад:.

• 160 м, 20-30 dB;
• 80 м 20 dB.

Каждый элемент антенны на 160 м имеет вес 1600 кг, длину 59 м, на каждом элементе — емкостная нагрузка длинной 12 метров. Каждый элемент изготовлен из 700 м труб. В центре элементов установлены индуктивности. С помощью репе осуществляется мгновенная смена направления на 180°.

Элементы на 80 м имеют длину 46 м. Длина траверсы антенны 160 метрового диапазона составляет 71 м, для 80 метрового диапазона — 60 м. Размер стороны треугольной траверсы антенны 160 метрового диапазона составляет 2,2 м. Внутри траверсы выполнена дорожка для передвижения внутри конструкции.

Поворотное устройство имеет вес 2 т, двигатель мощностью 11 кВт.

Опорное кольцо для растяжек имеет вес 3,3 т. Диаметр шариков в подшипнике — 50 мм. Диаметр кольца — 3,8 м. Общая длина растяжек — 2300 м.

Основные типы антенн

Мощная антенна телебашни (высота над землёй 326 метров, снято суперзумом)

Антенно-мачтовое сооружение с установленными на нём антеннами

Телевизионные антенны типа «волновой канал» метрового и дециметрового диапазонов

Телевизионная антенна на мачте. Такая установка весьма характерна в сельской местности

Вибраторные уголковые антенны на первом искусственном спутнике Земли разработаны профессором РТФ МЭИ Г. Т. Марковым. Две антенны располагаются крест-накрест, каждая состоит из двух плеч-штырей длиной по 2,4 м и по 2,9 м, угол между плечами в паре — 70°. Такая антенна на рабочих длинах волн 15 и 7,5 м обеспечивала близкую к равномерной характеристику направленности (требовалось в связи с тем, что спутник был неориентирован) и хорошие входные импедансы с учетом влияния металлического корпуса спутника.

Волноводно-щелевая ФАР в составе головки самонаведения противокорабельной ракеты Х-35Э. МАКС-2005.

Содержание этого раздела является скорее не классификацией, а простым перечислением типов антенн со ссылками на их более подробное описание.

Телевизионная комнатная антенна дециметрового диапазона в виде рамки.

Телескопическая антенна

• Вибраторная антенна
  • Симметричный вибратор (диполь)
    • Разрезной вибратор
    • Шунтовой вибратор
    • («петлевой вибратор Пистолькорса», шлейф-вибратор)
    • Диполь Надененко
    • Уголковая вибраторная антенна
    • Антенна «Inverted V»
    • «Коаксиальная» антенна
    • CFR-антенна
  • Несимметричный вибратор
    • Антенна «Ground Plane»
    • Укороченная штыревая антенна
    • Коллинеарная антенна
    • J-образная антенна
    • Антенна зенитного излучения
    • Диэлектрическая резонаторная антенна
    • Вертикальная антенна верхнего питания
    • Антенна Александерсена
  • Турникетная антенна
  • Аэростатная антенна
  • Директорная антенна

    Антенна типа «волновой канал» (антенна Уда — Яги)

  • Антенна СГД (синфазная горизонтальная диапазонная)
• Щелевая антенна
  • Щелевой вибратор
  • Пазовая антенна
  • Волноводно-щелевая антенна
• Апертурная антенна
  • Открытый конец металлического волновода
  • Рупорная антенна
  • Зеркальная антенна
    • Прямофокусная зеркальная антенна
    • Офсетная зеркальная антенна
    • Антенна Кассегрена
    • Антенна Грегори
    • Зеркальная антенна зонтичного типа
    • Рупорно-параболическая антенна
    • Перископическая антенна
    • Тороидальная антенна
  • Антенны со специальной формой диаграммы направленности
  • Линзовая антенна
    • Линза Люнеберга
    • Линза Ротмана
    • Линза Ван-Атта
• Антенна бегущей волны
  • Спиральная антенна
  • Диэлектрическая стержневая антенна
  • Импедансная антенна
  • Антенна вытекающей волны
  • Антенна с сосредоточенной емкостью
  • V-образная антенна
  • Ромбическая антенна
  • Антенна Бевереджа
    • V-образная антенна (вертикальная)
    • λ-образная антенна
  • Антенны БС, БЕ и БИ
• Слабонаправленные антенны диапазона СВЧ
  • Полосковая антенна (патч-антенна)
    • Микрополосковая печатная антенна
    • Антенна PIFA
  • Сингулярная антенна
  • Чип-антенна
• Сверхширокополосные антенны
  • Антенны на принципе электродинамического подобия
    • Биконическая антенна
    • Дискоконусная антенна
    • Излучатель типа «бабочка»
  • Логопериодическая антенна
    • Вибраторная логопериодическая антенна
    • Спиральная логопериодическая антенна
  • Фрактальные антенны
  • Т-рупор
  • Антенна Вивальди
• Антенная решетка
  • Фазированная антенная решётка (ФАР)
    • Пассивная ФАР
    • Активная ФАР
    • Цифровая антенная решётка
  • Многолучевая антенная решетка
  • MIMO-антенна
  • CTS-антенна
• Пеленгаторная антенна
  • Рамочная антенна
  • Двухрамочная антенна
  • Антенна Эдкока
  • Антенна Вулленвебера
• Антенна с обработкой сигнала
  • Радиоинтерферометр
  • Антенна с синтезированной апертурой
  • Радиооптическая антенная решетка
• Электрически малая антенна
  • Магнитная антенна
    • С ферритовым сердечником
    • Магнитная рамочная антенна
  • Наномеханическая магнитоэлектрическая антенна
• Распределённые антенны
• Антенны для преобразования энергии электромагнитной волны в электрическую энергию и для средств RFID
  • Ректенна = антенна + выпрямитель
  • Наноантенна — антенна для резонансного преобразования оптического излучения в электрическую энергию
• Псевдо-антенны (антенны с мифическими техническими характеристиками)
  • Ртутная антенна
  • CFA-антенна
  • EH-антенна (шутливо называемая «НЕ-антенна» из-за ошибочного обоснования механизма работы)
• Плазменная антенна
• Концептуальные антенны

Диапазон 40 метров

Пригоден для установления ближней и дальней радиосвязи. Ближняя — на сотни километров днем, дальняя — на тысячи километров ночью. На диапазоне слышны радиостанции круглые сутки. В дневное время этот диапазон удобен для радиосвязи с соседними областями и странами. Время смены суток на светлый и темный периоды, наиболее удобны для дальних связей.

На этом диапазоне работает много японских, североамериканских и южноамериканских радиолюбителей. Дальнее прохождение на этом диапазоне улучшается весной и осенью. Особенно в периоды минимума солнечной активности.

В последние годы радиовещательные станции занимающие полосу частот 7,100-7,200 МГц переместились выше 7,200 МГц. Это дало возможность радиолюбителям всего мира избавиться от мощных помех этих станций. Хотя отдельные страны для радиовещания продолжают использовать частоты до 7,200 МГц.

Принцип действия

Иллюстрация трансформации параллельного контура в дипольную антенну. Синие линии — силовые линии электрического поля, красные — магнитного.

Упрощённо принцип действия антенны состоит в следующем. Как правило, конструкция антенны содержит металлические (токопроводящие) элементы, соединённые электрически (непосредственно или через линию питания — фидер) с радиопередатчиком или с радиоприёмником. В режиме передачи переменный электрический ток, создаваемый источником (например, радиопередатчиком), протекающий по токопроводящим элементам такой антенны, в соответствии с законом Ампера порождает в пространстве вокруг себя переменное магнитное поле. Это меняющееся во времени магнитное поле, в свою очередь, не только воздействует на породивший его электрический ток в соответствии с законом Фарадея, но и создаёт вокруг себя меняющееся во времени вихревое электрическое поле. Это переменное электрическое поле создаёт вокруг себя переменное магнитное поле и так далее — возникает взаимосвязанное переменное электромагнитное поле, образующее электромагнитную волну, распространяющуюся от антенны в пространство. Энергия источника электрического тока преобразуется антенной в энергию электромагнитной волны и переносится электромагнитной волной в пространстве. В режиме приёма переменное электромагнитное поле падающей на антенну волны наводит токи на токопроводящих элементах конструкции антенны, которые поступают в нагрузку (фидер, радиоприёмник). Наведённые токи порождают напряжения на входном импедансе приёмника.

Модифицированная широкополосная антенна T2FD

Предлагаемая ниже модификация хорошо известной антенны позволит перекрыть весь коротковолновый радиолюбительский диапазон частот, немного проигрывая полуволновому диполю в диапазоне 160 метров (0.5дБ на ближних и около 1 дБ на дальних трассах). При точном исполнении, антенна работает сразу и в настройке не нуждается. Отмечена интересная особенность антенны: на нее не воспринимаются статические помехи, по сравнению с диапазонным полуволновым диполем прием очень комфортный. Хорошо прослушиваются слабые DX станции, особенно на НЧ диапазонах. Длительная эксплуатация антенны (почти 8 лет на момент публикации, ред.) позволила отнести ее к малошумным приемным антеннам. В остальном, на мой взгляде» по эффективности она не уступает диапазонной полуволновой антенне: диполю или Inv. Vee на каждом из диапазонов от 3.5 до 28МГц. Еще одно наблюдение, основанное на отзывах дальних корреспондентов, при передаче отсутствуют глубокие QSB. Из проделанных мной 23 вариантов модификаций антенны, приводимый здесь, заслуживает наибольшего внимания и может быть рекомендован для массового повторения. Все размеры антенно-фидерной системы рассчитаны и точно выверены практически.

Полотно антенны

Размеры вибратора приведены на рисунке выше. Обе половины вибратора симметричны, лишняя длина «внутреннего угла» урезается по месту, там же крепится небольшая изолированная площадка для соединения с питающей линией. Балластный резистор 2400м, пленочный (зеленого цвета), 10Вт. Можно использовать любое другое той же мощности, но обязательно безиндукцинное. Медный провод в изоляции, сечением 2.5мм. Распорки — деревянная рейка сечением 1х1см с лаковым покрытием. Расстояние между отверстиями 87см. Растяжки — капроновый шнур.

Литература

• Пистолькорс А. А. Антенны. — М.: Связьиздат, 1947. — С. 478.
• Панченко Б. А., Нефёдов Е. И. Микрополосковые антенны. — М.: Радио и связь, 1986. — С. 144. — 9400 экз.
• Белоцерковский Г. Б. Основы радиотехники и антенны. — М.: Советское радио, 1969. — 432 с.
• Антенны и устройства СВЧ / Под ред. Д. И. Воскресенского.. — М.: Радио и связь, 1981. — 432 с.
• В. С. Филиппов, Л. И. Пономарев, А. Ю. Гринев и др. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток / Под ред. Д. И. Воскресенского.. — Радио и связь, 1994. — 592 с.
• Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток. Изд. 4-е, доп. и перераб. / Под ред. Д. И. Воскресенского. — М.: Радиотехника, 2003. — 632 с.
• Должиков В. В., Цыбаев Б. Г. . Активные передающие антенны. — М., 1984. — 144 с.
• Бова Н. Т., Резников Г. Б. Антенны и устройства СВЧ. — К.: Вища школа, 1982. — 272 с.
• Долуханов М. П. Распространение радиоволн. — М.: Связь, 1965. — 399 с.
• Коротковолновые антенны / Под ред. Айзенберга. — М.: Радио и связь, 1985. — 536 с.
• Ротхаммель К. Антенны = перевод с немецкого. — СПб.: «Бояныч», 1998. — 656 с.
• Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Антенны. — М.: Радио и связь, 1992.
• Кисмерешкин В. П. Телевизионные антенны для индивидуального приема. — М.: Связь, 1976.

Диапазон 160 метров

Называется «ночным» диапазоном, так как днем связь возможна только поверхностной волной на незначительные расстояния. Над водной поверхностью связь возможна на большие расстояния. Ночью, когда оба корреспондента находятся в неосвещенной зоне, связь возможна на значительные расстояния.

Особенно дальние связи обычно возможны лишь в периоды восхода и захода Солнца, причем, если они совпадают по времени у обоих корреспондентов. 160-ти метровый диапазон весьма сильно подвержен атмосферным помехам, особенно летом, и связь затруднена. Днем диапазон мертвой зоны не имеет, ночью же она равна 100-200 км.

Зимой связи возможны на значительные расстояния. Практика показала, что зимой можно успешно проводить радиосвязи со всеми континентами, при хорошей передающей антенне. Не зря соревнования CQ WW 160 CW и EUCW 160m Contest проводятся в январе месяце. Диапазон выделен на вторичной основе.

Антенна наклонная рамка

Горизонтальные рамки весьма популярны. Рик Роджерс (KI8GX) провел эксперименты с «наклонной рамкой», крепящейся к одной мачте.
Для установки варианта «наклонной рамки» с периметром 41,5м, необходима мачта высотой 10…12 метров и вспомогательная опора высотой около двух метров. К этим мачтам крепятся противоположные углы рамки, которая имеет форму квадрата. Расстояние между мачтами выбирают таким, чтобы угол наклона рамки по отношению к земле был в пределах 30…45°.Точка питания рамки расположена в верхнем углу квадрата. Питается рамка коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом.По измерениям KI8GX в этом варианте рамка имела КСВ=1,2 (минимум) на частоте 7200 кГц, КСВ=1,5 (довольно «тупой» минимум) на частотах выше 14100 кГц, КСВ=2,3 во всем диапазоне 21 МГц, КСВ=1,5 (минимум) на частоте 28400 кГц. На краях диапазонов значение КСВ не превышало 2,5. По данным автора некоторое увеличение длины рамки сместит минимумы ближе к телеграфным участкам и позволит получить КСВ меньше двух в пределах всех рабочих диапазонов (кроме 21 МГц).
 QST №4 2002 год