АНТЕННА Х-ВЕАМ

Этот вариант малогабаритной двухэлементной однодиапазонной антенны подробно исследован американским коротковолновиком Брайсом Андерсоном (W9PNE). При небольших (по сравнению с полноразмерным двухэлементным волновым каналом) размерах она имеет примерно такие же характеристики, но существенно проще в изготовлении. Коэффициент усиления антенны Х-ВЕАМ лежит в пределах от 5 до 6 дБ (по сравнению с диполем), отношение излучений вперед/назад - от 15 до 18 дБ.

Название антенны идет от ее внешнего вида (см. рисунок - вид антенны сверху). Она состоит из четырех алюминиевых труб, к концам которых подключены удлиняющие усы из проволоки. Антенна Х-ВЕАМ не имеет несущей траверсы, а алюминиевые трубы крепятся скобами или U-образиыми болтами к квадрату, изготовленному из толстого листового негигроскопичного материала (например, текстолит). Этот узел можно изготовить и из толстой фанеры, которую надо пропитать составом, предотвращающим впитывание влаги. Проволочные усы поддерживаются в натянутом состоянии стяжкой, которая может быть выполнена из нейлонового шнура или из проволоки (в этом случае на конце усов устанавливают изоляторы, см, рисунок). Трубы директоров соеденены в центре антенны перемычкой, а к трубам излучателя подключается фидер.

Существуют два варианта исполнения антенны Х-ВЕАМ: полноразмерная и с минимально возможными размерами. У первого варианта расстояние между концами усов, подключенных к директору и излучателю, выбрано относительно большим. При этом (по случайному, но очень приятному совпадению) входное сопротивление антенны близко к 50 Ом. Этот вариант рекомендуется для высокочастотных диапазонов (10-20 метров). У второго варианта исполнения антенны концы усов директора и излучателя почти касаются друг друга. Размеры антенны становятся минимально возможными, но входное сопротивление уже отличается от 50 Ом. При питании ее коаксиальным кабелем с таким волновым сопротивлением не удается по-

лучить КСВ меньше 1,4. Помимо всего прочего это сужает полосу рабочих частот (йв принято определять по полосе частот, в пределах которой КСВ<2). Этот вариант антенны обычно используют на диапазонах 30 и 40 метров. Приведенные ниже формулы для расчета элементов антенны были получены экспериментальным путем.

Длину труб (в метрах) для полиоразмерного варианта антенны рассчитывают по формуле 59,5/F, где F - средняя рабочая частота в МГц. Полнач длина излучателя при этом должна быть 184/F. Это примерно на 27 процентов больше, чем у обычного волнового канала (сказывается влияние близкого расположения труб в центральной части антенны и близость концов усов). У директора полная длина должна быть примерно на 5 процентов меньше чем у излучателя (расчетная формула - 176/F). Длину каждого из усов рассчитывают по следующим формулам: 28,2/F (директор) и 32,5/F (излучатель). Эксперименты показали, что дальнейшее увеличение длины труб нецелесообразно, поскольку антенна потеряет свои направленные свойства. Ее диаграмма направленности начинает напоминать ромашку , соостоящую из четырех лепестков. Именно в этом смысле данный вариант антенны Х-ВЕАМ и называется полноразмерным .

Для минимального по размерам варианта антенн расчетные формулы имеют следующий вид: 54/F (длина труб), 184/F (длина излучателя), 38/F (длина каждого уса излучателя), 176/F (длина директора), 33,7/F (длина каждого уса дарекгора).

Эти расчетные соотношения были получены для труб с отношением длины к диаметру примерно 200. Для более толстых труб усы должны быть HecKOjiibKO короче (насколько - определяется экспериментально при настройке антенны), для более тонких -длинее. Антенна Х-ВЕАМ ( полноразмерный ее вариант) может быть в принципе целиком выполнена из проволоки. Вместо труб в ней устанавливают диэлектрические палки, которые используются в этом случае лишь для поддержки проволочного из-лучатеьля и директора. Разумеется

Таблица 1

общая длина как иалучателя, так и директора у проволочного варианта антенны Х-ВЕАМ будут больше, чем дают расчетные соотношения, приведенные выше.

Для удобства настройки исходную длину всех четырех усов выбирают на 10 см больше, чем это дают расчетные соотношения. Этот размер может быть и несколько другим (от 5 до 15 см в зависимости от диапазона - на низкочастотных он должен быть побольше), но для всех четырех услов он должен быть одинаковым. При настройке антенна должна находиться над крышей ( землей ) на высоте не менее трех метров. Сняв зависимость КСВ -рт частоты, находят резонансную частоту излучателя (по минимуму КСВ). Поскольку длина усов исходно была выбрана большей, чем дают расчетные

соотношения, то резонасная частота заведомо будет ниже расчетной. После этого все четыре уса антенны одновременно укорачивают примерно на 2 см (на диапазонах 10 и 12 метров - на 1 см) и проверяют резонансную частоту. Эту процедуру повторяют несколько раз, пока не будет достигнут минимум КСВ на требуемой частоте. Следует заметить, что при подъеме антенны на полную высоту ее резонансная частота несколько увеличится.

Если не вводить между фидером и антенной симметрирующее устройство, то диаграмма направленности антенны будет немного ассиметрична. Чтобы не гадать - влияет или не влияет это на эффективность антенны, лучше сразу установить BALUN. В простейшем своем виде он может представлять плоскую катушку, диаметром примерно 15 см, выполиеную из фидера и закрепленную на антенной мачте. Число витков катушки должно быть 6 для диапазона 10 метров и 12 для диапазона 20 метров (для других диапазонов число витков надо изменить пропорционально отношению рабочих частот).

Размеры элементов для

полноразмерной и минимальной версии антенны Х-ВЕАМ для различных любительских диапазонов приведены соответственно в таблицах 1 и 2.

К мачте (она проходит своим концом через отверстие в плите) антенну крепят с помощью уголка, как это показано на рисунке.

TbeARRL Handbook 1Ш.

НА ВСЕ (ПОЧТИ) КВ ДИАПАЗОНЫ

Антенна, о которой пойдет речь в этой статье, уже давно используется в профессиональной и любительской радиосвязи. Еще на заре их развития было обнаружено: чем толще проводники излучателя, тем широкополоснее антенна. При отношении длины излучателя к его диаметру порядка десяти толстый диполь переходит в разряд всеволновых антенн, поскольку в определенной и достаточно широкой полосе частот КСВ имеет вполне прием-лимые значения. Нижняя рабочая частота такси антенны определяется только ее длиной, а верхняя ограничена паразитными эффектами (влиянием емкостей и т.п.). Без особых проблем удается получить перекрытие по частоте не менее трех, а нередко и до десяти. В практике любительской радиосвязи наибольшее распространение получила вертикальная широкополосная антенна (ВША), больше известная у нас как морковка (нз-за своей формы) или UW4HW (по позывному коротковолновика, описавшего в журнале Радио удачный любительский вариант ВША [1]).

Интерес к ВША возрос после выделения радиолюбителям WARC диапазонов. Действительно, морковка высотой примерно 10 метров может обеспечить работу на шести-семи (из девяти) любительских КВ диапазонах. И даже на диапазоне 50 МГц (в отдельных регионах России и в некоторых странах СНГ его можно использовать)! За рубежом фирмы выпускают многодиапазонные вертикальные излучатели, принцип действия которых основан на использовании режекторных контуров. При примерно равных параметрах такие антенны, конечно, удобнее ВША (занимают меньше места на крыше), но из-за сложностей в изготовлении (много механических работ) и в настройке практически исключена возможность их повторения в любительских условиях. А цены на готовую антенну кусаются (сотни долларов США). Что касается ВША, то она, будучи широкополосной, никакой настройки не требует, а изготавливается из обычной проволоки.

Изначально излучатель ВША имел форму цилиндра ( толстый проводник ). Однако профессионалы выяснили [2], что оптимальной формой излучателя для ВША является конус, перевернутый вниз вершиной (рис.1,а). Волновое сопротивление такой антенны не зависит от частоты и для угла при вершине конуса около 60° будет примерно 75 Ом. Однако изготовить и установить такую антенну непросто, поэтому на практике применяют излучатели так называемой экспонея-циальной формы (рис.1,6), которая в упрощенном варианте (плавные обводы заменены на отрезки прямых) и представляет собой морковку . Волновое сопротивление подобного излучателя от частоты, конечно, зависит, но его изменения настолько незначительны, что КСВ будет приемлимым в широкой полосе ча-стот.Зависимость КСВ от отношения длины излучателя к рабочей длине волны для ВША экспоненциальной формы приведена иа рис.2 (для.этой антенны отношение длины излучателя к его максимальному диаметру 2,5; волновое сопротивление питающего кабеля 60 Ом). Видно, что нижняя рабочая длина волны (по КСВ<2) примерно в 4 раза больше длины излучателя. Это означает, что антенна длиной 7-9 метров обеспечит работу на шести КВ дипазонах (10-30 метров), а длиной 10-12 метров -на семи диапазонах (10-40 метров).

А и ?Х

Рис.

в зависмости рабочей частоты максимум излучения в вертикальной пло кости лежит в пределах от 15° до 50 . в горозонтальной плоскости антенн:!