Описаны конструкции антенн, а также приведены принципиальные схемы антенных усилителей для самодельной УКВ радиостанции (схема и описание) на диапазоны частот 144МГц, 430МГц и 1296МГц.

О характеристиках УКВ антенн

Эффективность антенны однозначно связана с ее геометрическими размерами, по этой причине антенна - это единственное устройство, входящее в состав радиостанции, которого не коснулся процесс миниатюризации радиоаппаратуры.

Изготовление и установка антенны - достаточно сложное и трудоемкое дело, тем более, что при этом приходится решать вопросы прочности и жесткости механических конструкций. Тем не менее повышение эффективности антенны - это единственный, не имеющий ограничений путь увеличения энергетического потенциала радиостанции.

Любую антенну можно представить в виде эквивалентной площадки, стоящей на пути распространения радиоволн. Чем больше ее площадь, тем больше коэффициент усиления антенны, формула:

где G - усиление антенны по отношению к изотропному излучателю; S - эквивалентная площадь, м2; лямбда - длина волны, м.

С точки зрения энергетики неважно, какую форму будет иметь эквивалентная площадка: будет ли она круглая, квадратная или будет иметь форму вытянутого прямоугольника. В любом случае при равной площади будет равный коэффициент усиления. Другое дело - диаграмма направленности; на нее форма эквивалентной площадки оказывает самое непосредственное влияние. Так, ширина главного лепестка диаграммы направленности может быть связана с линейными размерами площадки следующим приближенным выражением (формула):

А0(дельта_0) - ширина главного лепестка по уровню -3 дБ; град; лямбда -длина волны, м; l - линейный размер эквивалентной площадки в плоскости измерения диаграммы направленности, м.

Эта формула, переписанная в другом виде, позволяет по известной диаграмме направленности оценить размеры эквивалентной площадки: l = 50 * лямбда / дельта_0.

Пусть, например, испытания антенны диапазона 432 МГц показали, что ширина диаграммы направленности равна 25° в горизонтальной плоскости и 20° в вертикальной плоскости. Легко определить, что эквивалентная площадка будет иметь размер 1,4 м по горизонтали и 1,75 м по вертикали.

Такие оценки очень удобны, если предполагается увеличивать коэффициент усиления за счет соединения нескольких антенн в антенную решетку. Так, для рассмотренного примера расстояние между соседними этажами решетки должно равняться 1,75 м, а между соседними рядами-1,4 м. При меньших расстояниях -эквивалентные площадки будут взаимно перекрываться и общий коэффициент усиления будет меньше суммы коэффициентов усиления всех антенн.

При больших расстояниях появятся зазоры между отдельными площадками. В результате общее усиление возрастать не будет, зато будут неоправданно увеличиваться габариты антенны. При этом в главном лепестке диаграммы направленности появляются провалы, разбивающие его на несколько составляющих.

И хотя наличие таких провалов иногда может принести пользу (например, если необходимо отстроиться от помехи, азимут которой мало отличается от азимута корреспондента), в большинстве случаев подобная диаграмма направленности затрудняет работу в эфире.

Возвращаясь еще раз к вопросу об усилении антенны, надо отметить, что в общем случае коэффициент усиления является произведением коэффициента направленного действия и коэффициента полезного действия антенны (формула):

где К - к.н.д. антенны; n - к.п.д. антенны. Это значит, что недостаточно сделать антенну большой площади, надо еще суметь всю энергию, падающую на данную площадь, с минимальными потерями доставить к потребителю данной энергии, т. е. ко входу приемника. (Здесь и в дальнейшем будем использовать справедливый для антенн «принцип взаимности», который указывает на эквивалентность параметров антенны в режиме приема и передачи. Скажем, диаграмма направленности или к.п.д. не зависят от того, используется антенна для приема или передачи. Это позволяет каждый раз выбирать наиболее удобны» для рассуждений режим работы антенны.)

Излучение электромагнитной энергии связано с протеканием высокочастотного тока, поэтому потери в самой антенне определяются омическими потерями в металлических элементах. Большое влияние на коэффициент полезного действия антенно-фидерного тракта оказывают потери в кабельных линиях, которые надо обязательно учитывать при оценке энергетического потенциала радиостанции. При этом полезно помнить, что антенно-фидерный тракт используется как для приема, так и для передачи и, следовательно, потери в фидере дважды войдут в окончательный результат.

В таблице приведены краткие сведения о некоторых высокочастотных кабелях, которые находят применение в радиолюбительской практике. Из таблицы видно, что с ростом частоты потери в фидере быстро возрастают.

Так, например, 20-метровый отрезок кабеля типа РК-75-4-11 (старое название РК-1) ослабляет проходящий по нему сигнал на частоте 144 МГц в 2,1 раза (3,2 дБ), на частоте 432 МГц - в 3,4 раза (5,4 дБ), а на частоте 1296 МГц - в 13 раз (11,2 дБ). Видно, что на высокочастотных диапазонах потери возрастают до недопустимых значений.

К тому же здесь приведены данные для случая, когда отсутствуют отражения на концах линии, т. е. для случая работы на согласованную нагрузку. Если же сопротивление нагрузки отличается от волнового сопротивления кабеля, то часть энергии отражается от конца кабеля и движется в обратном направлении.

Эта отраженная часть энергии может возвратиться в нагрузку только после того, как она пройдет двойной путь от нагрузки к генератору и обратно от генератора к нагрузке. Если потери в фидере малы, то такие многократные переотражения вполне допустимы.

Такой режим «настроенного фидера», в частности, применяется в некоторых типах многодиапазонных КВ антенн. На УКВ, где потери в фидере резко возрастают, можно считать, что отраженная от нагрузки часть энергии практически полностью пропадает. Дело обстоит, однако, не столь плохо, как это может показаться на первый взгляд. Для того, чтобы оценить потери на рассогласование, запишем к.с.в. как функцию коэффициента отражения (формула):

здесь Г - коэффициент отражения;

отсюда легко получить выражение для расчета величины потерь (формула):

Рис. 31. Технические и волновые параметры коаксиальных кабелей.

Это выражение в графическом виде показано на рис. 32. Видно, что даже при к.с.в.=3 потери достигают всего 25%. Если же потери в самом фидере не очень велики, то за счет частичного возврата отраженной энергии потери на отражение будут еще меньше.

Так, для случая потерь в фидере 2 дБ потери на отражения при к.с.в. = 3 уменьшается с 25 до 20%. Видно, что нет смысла стремиться к к.с.в. = 1,1 или даже 1,01, кап это дается в описании некоторых радиолюбительских антенн. Так, при к.с.в.= 1,5 потери па отражение даже в худшем случае составят всего 4%. Отсюда же следует, что без особых потерь можно питать антенну со входным сопротивлением 50 Ом с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, так как при этом к.с.в. будет равняться 1,5.

Рис. 32. Зависимость потерь на отражение от к. с. в.

Рассмотрим теперь особенности, присущие антенно-фидерной системе в режиме приема. В этом режиме существенную роль начинают играть шумовые свойства антенны. По этой причине для приемной антенны часто вводят понятие шумовой температуры. Если, например шумовая температура антенны равна 200 К. то это значит, что антенна генерирует такие же шумы, какие генерировало

бы активное сопротивление, нагретое до температуры 200К. Шумы антенны складываются из внешних и внутренних. Внешние шумы - это тот источник помех, который принципиально ограничивает возможности приема слабых сигналов.

При антенне, направленной на, горизонт, это прежде всего тепловые шумы земной поверхности, различного рода индустриальные помехи, а также шумы космического происхождения. Внутренние шумы определяются наличием потерь в антенне и фидере. Как и всякое активное сопротивление, сопротивление потерь генерирует" тепловой шум.

По этой причине чувствительность приемника ухудшается не только за счет того, что происходит затухание полученного полезного сигнала в фидере, а также за счет того, что фидер генерирует дополнительные шумы. Оба эти фактора учтены в простой формуле „для аттенюатора, нагретого до температуры окружающей среды. Коэффициент шума приемника с учетом потерь в фидере равен (формула):

где Fобщ - результирующий коэффициент шума; L - ослабление в фидере или в любом другом пассивном четырехполюснике; Fпр- собственный коэффициент шума приемника.

Таким образом, зная коэффициент шума приемника и рассчитав с помощью таблицы затухание в фидере, можно легко определить результирующий коэффициент шума приемника со стороны зажимов антенны. Можно также решить -обратную задачу, то есть, измерив коэффициент шума с фидером и без фидера, определить потери в кабеле. Это более надежный путь, так как в силу различных причин реальные потери в кабеле могут значительно отличаться от табличных.

Видно, что потери в фидере оказывают существенное влияние на потенциальные возможности радиостанции. В результате могут быть сведены на нет усилия, затраченные на изготовление большой и сложной антенны. И если в режиме передачи еще можно как-то компенсировать потери в фидере за счет увеличения мощности, то в режиме приема потери носят необратимый характер. Разрешить данную проблему помогают антенные предусилители, расположенные в непосредственной близости от антенны.

Вопрос о необходимости применения такого усилителя надо решать в каждом конкретном случае, сравнивая внешние шумы антенны и внутренние шумы приемника. Для того, чтобы обеспечивать нормальный режим работы входной цепи приемника, вместо антенны надо подключать резистор, сопротивление которого равно волновому сопротивлению фидера.

Если даже в самые благоприятные ночные часы шумы антенны заметно (в 2 раза и более) превышает шумы резистора, применять антенный усилитель ие следует. Более того, лишний каскад усиления сделает приемник более уязвимым по отношению к помехам от близких радиостанций.

Для того, чтобы подключать предусилитель в режиме приема, нужно иметь два высокочастотных реле или одно реле и отдельный фидер, соединяющий выход предусилителя со входом приемника.

Схемы антенных УКВ предусилителей

Схемы антенных предусилителей можно позаимствовать из схем траисвертеров соответствующих диапазонов. Для примера на рис. 33, а показана схема антенного усилителя для диапазона 144 МГц, а на рис. 33,6 - для диапазона 432 МГц.

Методика настройки предусилителей не отличается от методики настройки соответствующих каскадов трансвертеров.

В случае, если антенные реле не обеспечивают достаточной развязки, возникает задача защиты предусилителя от сигнала передатчика. В качестве одной из мер защиты в базовую цепь транзисторов включены диоды Д1. При настройке надо обязательно проверить, не ухудшает ли подключение защитного диода коэффициент шума предусилителя.

Рис. 33. Схемы антенных усилителей.

Проблемы защиты полностью отпадают, если в качестве предусилителя использовать мощный многоэмиттерный транзистор КТ610 или КТ911. Схема такого предусилителя, предназначенного для диапазона 144 МГц, показана на рис. 34. Катушка L1 содержит два витка посеребренного провода диаметром 1,0 мм.

Диаметр оправки-10 мм. Настройку усилителя надо начинать с установки режима транзистора по постоянному току. Подбором резистора R1 надо добиться, чтобы коллекторный ток транзистора составил 15-25 мА.

Pис. 31. Антенный усилитель диапазона 144 МГц, выполненный на многоэмиттерном транзисторе.

Предусилитель имеет следующие характеристики: коэффициент усиления около 20 дБ, коэффициент шума 1,5-1,8. Для предотвращения выхода из строя последующих каскадов усиления желательно в режиме передачи снимать напряжение питания с транзистора Т1, а еще лучше соединять провод питания предусилителя с землей.

Конструкции антенн УКВ диапазона

Рассмотрим теперь некоторые практические конструкции антенн. На протяжении многих лет наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются антенны типа «волновой канал», которые также известны под названием; «директорные антенны» и «антенны Уда-Яги». Эти антенны, относящиеся к классу антенн с осевым излучением, имеют наилучшее отношение усиления к. массе и к тому же очень просты по конструкции.

Основной недостаток, ограничивший применение таких антенн в промышленных связи, - это узкополосность. Однако для радиолюбителей этот недостаток не играет большой роли, так как ширина отведенных для радиолюбительских связей диапазонов также невелика.

В последнее время были предприняты многочисленные попытки усовершенствования антенны «волновой канал» с целью увеличить ее коэффициент усиления. В качестве активного элемента использовался отрезок логопериодической антенны (антенна типа «Swan») или использовались более сложные пассивные элементы, состоящие, например, из четырех полуволновых вибраторов (многочисленные типы антенн, выпускаемых западными странами для приема телевидения на дециметровых волнах).

Однако все эти ухищрения не дают существенного выигрыша, так как в конечном счете коэффициент усиления любой антенны с осевым излучением определяется ее длиной. Применение же более сложных вибраторов эквивалентно использованию нескольких обычных антенн «волновой канал», находящихся на очень маленьком расстоянии друг от друга. Как уже указывалось, это эквивалентно почти полному взаимному перекрытию эквивалентных площадок, а следовательно, получаемый выигрыш также невелик.

Рис. 35. Восьмиэлементная антенна Quagi для диапазона 144 МГц, в скобках даны размеры для диапазона 432 МГц.

Из усовершенствованных антенн «волновой канал», пожалуй, наибольший интерес представляют антенны типа «Quagi». Название составлено из двух английских слов «Quad» и «Yagi» и указывает на то, что антенна является гибридом антенны типа «квадрат» и типа «Яги».

Собственно, от «квадрата» взяты только активный элемент и рефлекторная рамка, а все директоры такие же, как и в антенне «волновой канал». Питание антенны осуществляется кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Кабель присоединяется непосредственно в разрыв активной рамки без какого-либо согласующего устройства.

Рефлекторная рамка имеет периметр 2200 мм (711 мм), а активная - 2083 мм (676 мм). Здесь и далее в скобках указаны размеры для диапазона 432 МГц.

Обе рамки изготовлены из медного провода диаметром 2,5-3 мм и закреплены иа несущей траверсе с помощью полосок из органического стекла. Несущая траверса имеет длину 420 см (140 см) н изготовлена из деревянного, лучше соснового, бруска сечением 2,5X8 см (1,2x5 см). Для облегчения конструкции высоту бруска можно уменьшить к концам антенны. Директоры изготовлены нз алюминиевой или медной проволоки диаметром 3 мм.

Выходное сопротивление антенны 50 Ом, однако без больших потерь ее можно питать кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом. При использовании нескольких антенн расстояние между соседними этажами н рядами должно составлять 3,35 м (1,09 м).

Аналогичную конструкцию имеет более эффективная Quagi-антенна, предназначенная для диапазона 432 МГц. Несущая траверса изготовлена нз деревянного бруска длиной 370 см и сечением 2,5x5 см. Высота бруска плавно уменьшается к концам до 1,5 см.

Длина рефлекторной рамки 711 мм, а активной-676 мм. Обе рамки изготовлены из медной проволоки диаметром

2,5 мм. Директоры изготовлены из проволоки диаметром 3 мм. Остальные размеры показаны на рис. 36.

Антенна питается коаксиальным кабелём с волновым сопротивлением 50 Ом без симметрирующего устройства. В принципе эту антенну можно использовать для диапазона 1296 МГц, при этом диаметр проволоки н все остальные размеры следует уменьшить в 3 раза.

Рис. 36. Пятнадцатиэлементная антенна Quagi для диапазона 432 МГц.

Из антенн, специально предназначенных для диапазона 1296 МГц, представляет интерес антенна, предложенная английским ультракоротковолновнком G3JVL. Антенна представляет собой «волновой канал» с кольцевыми вибрато

рами, своего рода разновидность многоэлементной рамочной антенны. Антенна содержит 28 элементов, включая дополнительный рефлектор из алюминиевой сетки и 27 кольцевых вибраторов. Основной рефлектор и все директоры изготовлены из алюминиевых полосок шириной 4,8 мм и толщиной 0,7 мм.

На концах полосок просверлены отверстия под винт М3. Расстояние между центрами отверстии равно 246 мм для рефлектора, 210 мм для первых 11 директоров и 203 мм для остальных директоров. Затем полоски свернуты в кольцо и привинчены к несущей дюралюминиевой трубке диаметром 12-15 мм. Расстояния между элементами показаны на рис.

37. Размеры дополнительного рефлектора показаны па рис. 38, а.

Рис. 37. Двадцативосьмиэлементная антенна для диапазона 1296 МГц, расстояния до элементов отсчитаны от дополнительного рефлектора.

Рис. 38. Антенна для диапазона 1296 МГц.

Конструкция активного элемента показана на рис. 38,6. В отличие от остальных элементов активная рамка изготовлена нз медной полоски. Периметр рамки 235 мм.

Рамка крепится к несущей трубке с помощью болта с резьбой Мб. Тонкий кабель с фторопластовой изоляцией пропущен через отверстие, просверленное, по оси болта. В середине полоски, из которой изготовлена активная рамка, также просверлено отверстие для кабеля. Рамка крепится к головке болта с помощью пайки. Оплетка кабеля также припаяна к головке болта.

Тонкий кабель, имеющий повышенное затухание, должен быть по возможности короче. Он заканчивается высокочастотным разъемом, к которому подключается основной фидер. Возможен вариант, при котором более толстый кабель пропущен ие через крепежный болт, а через отверстие, просверленное в несущей трубке позади активной рамки.

При этом необходимо также обеспечить контакт оплетки кабеля с основанием рамки.

В приведенных описаниях антенн намеренно не указаны данные о коэффициенте усиления. Дело в том, что точное измерение усиления антенны достаточно трудное дело, требующее специальных условий. В результате в радиолюбительской литературе часто появляются различные данные.

Так, кажется несколько завышенной цифра, приведенная автором описанной выше антенны для диапазона 1296 МГц - 20 дБ. Более реально выглядят данные, приведенные для антенны типа «Quagi»,- 12 дБ для 8-элементной антенны и 15 дБ для 15-элементной антенны.

Жутяев С. Г. Любительская УКВ радиостанция, 1981 год.

Еще небольшое время назад для работы на диапазоне 144-145 МГц использовалась в основном самодельная аппаратура. Среди радиолюбителей были популярны УКВ - трансвертеры, многие из которых своими размерами были сравнимы с самим используемым с ним трансивером. Радиолюбители переделывали списанные промышленные УКВ-радиостанции типа «Пальма» на любительский УКВ диапазон 145 МГц, получая радиостанцию, работающую на нескольких каналах. Потом радиолюбителям стали доступны «Виолы», а позже и «Маяки», работающие на сорока каналах. Эти радиостанции тогда выглядели просто фантастически по своим возможностям!

В настоящее время можно сравнительно недорого приобрести многоканальные переносные УКВ трансиверы всемирно известных фирм – «YAESU», «KENWOOD», «ALINCO», которые по своим параметрам и удобству работы значительно превосходят как самодельную аппаратуру диапазона 145 МГц, так и переделанную промышленную – «Пальмы», «Маяки», «Виолы».

Но для работы через репитер из дома, офиса, во время движения при работе из автомобиля, необходима антенна более эффектная, чем используемая совместно с переносной радиостанцией «резинка». При использовании стационарной «фирменной» УКВ станции часто бывает целесообразно использовать с ней самодельную УКВ- антенну, так как приличная «фирменная» наружная антенна диапазона 145 Мгц стоит недешево.

Изготовлению простых самодельных антенн, пригодных к использованию со стационарными и переносными УКВ - радиостанциями и посвящен этот материал.

Особенности антенн диапазона 145 МГц

Ввиду того, что для изготовления антенн диапазона 145 Мгц обычно используют толстый провод – диаметром от 1 до 10 мм (иногда применяют и более толстые вибраторы, особенно в коммерческих антеннах), то антенны диапазона 145 Мгц широкополосны. Это часто позволяет при выполнении антенны точно по указанным размерам обойтись без ее дополнительной настройки на диапазон 145 МГц.

Для настройки антенн диапазона 145 Мгц необходимо иметь КСВ - метр. Это может быть как самодельный прибор, так и промышленного изготовления. На диапазоне 145 МГц радиолюбители практически не используют мостовые измерители сопротивления антенн, из-за кажущейся сложности их корректного изготовления. Хотя при аккуратном изготовлении мостового измерителя и, следовательно, корректной его работы на этом диапазоне, можно точно определить входное сопротивление УКВ антенн. Но даже используя только КСВ - метр проходного типа, вполне возможно настраивать самодельные УКВ-антенны. Мощности 0,5 Вт, которую обеспечивают импортные переносные радиостанции в режиме «LOW» и отечественные носимые радиостанции УКВ диапазона типа «Днепр», «Виола», «ВЭБР», вполне достаточно для работы многих типов КСВ метров. Режим «LOW» позволяет производить настройку антенн не опасаясь выхода из строя выходного каскада радиостанции при любом входном сопротивлении антенны.

Перед началом настройки УКВ антенны желательно убедиться в правильности показаний КСВ -метра. Неплохо иметь два КСВ -метра, рассчитанных для работы в трактах передачи 50 и 75 Ом. При настройке УКВ антенн желательно иметь контрольную антенну, в качестве которой может быть или «резинка» от переносной радиостанции или самодельный четвертьволновый штырь. При настройке антенны измеряют уровень напряженности поля создаваемый настраиваемой антенной относительно контрольной. Это дает возможность судить о сравнительной эффективности работы настраиваемой антенны. Конечно, если при измерениях использовать стандартный калиброванный измеритель напряженности поля, то можно получить точную оценку эффективности работы антенны. При использовании калиброванного измерителя поля несложно снять и диаграмму направленности антенны. Но даже используя при измерениях самодельные измерители напряженности поля и получив только качественную картину распределения напряженности электромагнитного поля, можно вполне сделать заключение об эффективности работы настраиваемой антенны и приближенно оценить ее диаграмму направленности. Рассмотрим практические конструкции УКВ-антенн.

Простые антенны

Наиболее простую наружную УКВ антенну (рис. 1) можно выполнить с использованием антенны, работающей совместно с переносной радиостанцией. На раме окна с наружной (рис. 2) или с внутренней стороны на удлиняющем деревянном бруске крепится металлический уголок, в центре которого установлено гнездо для подключения этой антенны. Необходимо стремиться к тому, чтобы коаксиальный кабель идущий до антенны был минимально необходимой длины. По краям уголка крепятся 4 противовеса длиной по 50 см. Необходимо обеспечить хороший электрический контакт противовесов, антенного разъема с металлическим уголком. Укороченная витая антенна радиостанции имеет входное сопротивление в пределах 30-40 Ом, так что для ее питания можно использовать коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом. С помощью угла наклона противовесов можно в некоторых пределах менять входное сопротивление антенны, и, следовательно, провести согласование антенны с коаксиальным кабелем. Вместо фирменной «резинки» временно можно использовать антенну из медного провода диаметром 1-2 мм длиной 48 см, который вставляется в антенное гнездо своим остро заточенным концом.

Рисунок 1. Простая наружная УКВ антенна

Рисунок 2. Конструкция простой наружной УКВ антенны

Надежно работает УКВ антенна, выполненная из коаксиального кабеля со снятой внешней оплеткой. Кабель заделывается в ВЧ -разъем аналогичный разъему «фирменной» антенны (рис. 3). Длина коаксиального кабеля, используемого для изготовления антенны, равна 48 см. Такую антенну можно использовать совместно с переносной радиостанцией взамен поломанной или утерянной штатной антенны.

Рисунок 3. Простая самодельная УКВ антенна

Для быстрого изготовления выносной УКВ антенны можно использовать соединительный коаксиальный кабель длиной 2-3 метра, который оконечен разъемами, соответствующим антенному гнезду радиостанции и антенны. Антенну к такому куску кабеля можно подключить с помощью высокочастотного тройника (рис. 4). В этом случае с одного конца тройника подключается антенна- «резинка», а с другого конца тройника накручиваются противовесы длиной по 50 см или через разъем подключается другой тип радиотехнической «земли» для УКВ антенны.

Рисунок 4. Простая выносная УКВ антенна

Самодельные антенны переносной радиостанции

При утере или поломке штатной антенны переносной радиостанции можно выполнить самодельную витую УКВ антенну. Для этого используют основу – полиэтиленовую изоляцию коаксиального кабеля, диаметром 7-12 мм и длиной 10-15 см, на который намотано первоначально 50 см медного провода диаметром 1-1,5 мм. Для настройки витой антенны очень удобно использовать измеритель частотных характеристик, но можно использовать и обыкновенный КСВ - метр. Первоначально определяют резонансную частоту собранной антенны, затем, откусывая часть витков, сдвигая, раздвигая витки антенны, настраивают витую антенну в резонанс на 145 МГц.

Процедура эта не очень сложная, и, настроив 2-3 витые антенны, радиолюбитель может производить настройку новых витых антенн буквально за 5-10 минут, конечно, при наличии вышеуказанных приборов. После настройки антенны необходимо зафиксировать витки или с помощью изоленты, или с помощью кембрика, размоченного в ацетоне, либо с помощью термоусаживающей трубки. После закрепления витков необходимо еще раз проконтролировать частоту антенны и, если это необходимо, подстроить ее с помощью верхних витков.

Следует обратить внимание, на то, что в «фирменных» укороченных витых антеннах используют термоусаживающие трубки для фиксации проводника антенны.

Полуволновая полевая антенна

Для эффективной работы антенн длиной четверть волны необходимо использовать несколько четвертьволновых противовесов. Это усложняет конструкцию для полевой четвертьволновой антенны, которая должна быть вынесена в пространстве относительно УКВ трансивера. В этом случае можно использовать УКВ антенну электрической длиной L/2, которая не требует для своей работы противовесов, и обеспечивает прижатую к земле диаграмму направленности и простоту установки. Для антенны электрической длиной L/2 стоит проблема согласования ее высокого входного сопротивления с низким волновым сопротивлением коаксиального кабеля. Антенна длиной L/2 и диаметром 1 мм будет иметь входное сопротивление на диапазоне 145 МГц около 1000 Ом. Согласование с помощью четвертьволнового резонатора, оптимальное в этом случае, не всегда удобно практически, так как требует подбора точек подключения коаксиального кабеля к резонатору для своей эффективной работы и точной настройки штыря антенны в резонанс. Также относительно велики и размеры резонатора для диапазона 145 МГц. Дестабилизирующие факторы на антенну при ее согласовании при помощи резонатора будут проявляться особенно сильно.

Однако при небольших мощностях, подводимых к антенне, вполне удовлетворительное согласование можно достигнуть при помощи П - контура, аналогично как это описано в литературе . Схема полуволновой антенны и ее согласующего устройства показана на рис. 5. Длина штыря антенны выбирается немного короче или длиннее длины L/2. Это необходимо для того, что уже при небольшом отличии электрической длины антенны от L/2 активное сопротивление импеданса антенны заметно понижается, а реактивная его часть на начальном этапе возрастает незначительно. Вследствие этого возможно согласование с помощью П - контура такой укороченной антенны с большей эффективностью, чем согласование антенны длиной ровно L/2. Предпочтительно использовать антенну длиной немного большей чем L/2.

Рисунок 5. Согласование УКВ антенны с помощью П – контура

В согласующем устройстве были использованы воздушные подстроечные конденсаторы типа КПВМ-1. Катушка L1 содержит 5 витков посеребренного провода диаметром 1 мм, намотанного на оправке диаметром 6 мм и шагом 2 мм.

Настройка антенны не сложна. Включив в тракт кабеля антенны КСВ - метр и одновременно измеряя уровень напряженности поля, создаваемого антенной, с помощью изменения емкости переменных конденсаторов С1 и С2, сжатия-растяжения витков катушки L1 добиваются минимальных показаний КСВ -метра и соответственно максимальных показаний измерителя напряженности поля. Если эти два максимума не будут совпадать, необходимо немного изменить длину антенны, и снова повторить ее настройку.

Согласующее устройство было размещено в корпусе, спаянном из фольгированного стеклотекстолита размерами 50*30*20 мм. При работе из стационарного рабочего места радиолюбителя антенна может быть размещена в проеме окна. При работе в полевых условиях антенна может быть подвешена за верхний конец на дерево с помощью лески, как это показано на рис. 6. Для питания антенны можно использовать 50-oмный коаксиальный кабель. Использование 75-oмного коаксиального кабеля несколько увеличит КПД согласующего устройства антенны, но в то же время потребует настройки выходного каскада радиостанции для работы на нагрузку 75 Ом.

Рисунок 6. Установка антенна для работы в полевых условиях

Оконные антенны на основе фольги

На основе клеящейся фольги, используемой в системах охранной сигнализации можно построить очень простые конструкции оконных УКВ антенн. Такую фольгу можно приобрести уже с клеевой основой. Тогда освободив одну сторону фольги от защитного слоя, ее достаточно просто прижать к стеклу и фольга моментально надежно приклеивается. Фольгу без клеевой основы можно приклеить к стеклу при помощи лака или клея типа «Момент». Но для этого необходимо иметь некоторый навык. Фольгу можно даже закрепить на окне при помощи липкой ленты.

При соответствующей тренировке вполне возможно осуществить качественное паяное соединение центральной жилы и оплетки коаксиального кабеля с алюминиевой фольгой. Исходя из личного опыта, каждый тип такой фольги требует для пайки своего флюса. Некоторые типы фольги хорошо паяются даже с использованием только канифоли, некоторые удается паять с помощью паяльного жира, другие типы фольги требуют использования активных флюсов. Флюс необходимо испытывать на конкретном типе фольги, используемом для изготовления антенны, заблаговременно до ее установки.

Хорошие результаты дает использование подложки из фольгированного стеклотекстолита для пайки и крепления фольги, как это показано на рис. 7. Кусочек фольгированного стеклотекстолита с помощью клея «Момент» приклеивается к стеклу, к краям фольги припаивается фольга антенны, жилы коаксиального кабеля припаиваются к медной фольге стеклотекстолита на небольшом удалении от фольги. После пайки соединение необходимо защитить при помощи влагостойкого лака или клея. В противном случае возможна коррозия этого соединения.

Рисунок 7. Подключение фольги антенны к коаксиальному кабелю

Разберем практические конструкции оконных антенн построенных на основе фольги.

Вертикальная оконная дипольная антенна

Схема вертикальной дипольной оконной УКВ антенны на основе фольги показана на рис. 8.

Рисунок 8. Оконная вертикальная дипольная УКВ антенна

Четвертьволновый штырь и противовес расположены под углом 135 градусов для того, чтобы входное сопротивление антенной системы приближалось к 50 Ом. Это дает возможность использовать для питания антенны коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом и использовать антенну совместно с переносными радиостанциями, выходной каскад которых имеет такое входное сопротивление. Коаксиальный кабель должен идти перпендикулярно антенне по стеклу так долго, как это возможно.

Рамочная оконная антенна на основе фольги

Эффективнее дипольной вертикальной антенны будет работать рамочная оконная УКВ антенна, показанная на рис. 9. При питании антенны с бокового угла максимум излучаемой поляризации расположен в вертикальной плоскости, при питании антенны в нижнем угле максимум излучаемой поляризации находится в горизонтальной плоскости. Но при любом положении точек питания антенна излучает радиоволну, с комбинированной поляризацией, как с вертикальной, так и с горизонтальной. Это обстоятельство весьма благоприятно для связи с переносными и передвижными радиостанциями, положение антенн которых во время движения будет меняться.

Рисунок 9. Рамочная оконная УКВ антенна

Входное сопротивление оконной рамочной антенны составляет 110 Ом. Для согласования этого сопротивления с коаксиальным кабелем волновым сопротивлением 50 Ом используется четвертьволновая секция из коаксиального кабеля волновым сопротивлением 75 Ом. Кабель должен идти перпендикулярно оси антенны так долго, как это возможно. Рамочная антенна имеет усиление примерно на 2 дБ выше относительно дипольной оконной антенной.

При выполнении оконных антенн из фольги шириной 6-20 мм, они не требуют настройки и работают в диапазоне частот значительно более широком, чем любительский диапазон 145 МГц. Если полученная резонансная частота антенн оказалась ниже требуемой, то диполь можно настроить, отрезая симметрично фольгу с его концов. Рамочную антенну можно настроить, используя перемычку из той же фольги, что была использована для изготовления антенны. Фольга замыкает полотно антенны в углу, напротив точек питания. После настройки, контакт перемычки с антенной может быть обеспечен или при помощи пайки или при помощи клейкой липкой ленты. Такая липкая лента должна достаточно сильно прижать перемычку к полотну антенны для того чтобы обеспечить надежный электрический контакт с ней.

К антеннам, выполненным из фольги, можно подводить значительные уровни мощности – до 100 и более ватт.

Наружная вертикальная антенна

При размещении антенны снаружи помещения всегда встает вопрос о защите раскрыва коаксиального кабеля от атмосферных воздействий, об использовании качественного антенного опорного изолятора, влагостойкого провода для антенн и т.д. Эти проблемы можно решить, выполнив защищенную наружную УКВ антенну. Конструкция такой антенны показана на рис. 10.

Рисунок 10. Защищенная наружная УКВ антенна

В центре пластиковой водопроводной трубы длиной 1 метр проделывается отверстие, в которое может туго войти коаксиальный кабель. Затем кабель туда продевается, высовывается из трубы, оголяется на расстоянии 48 см, экран кабеля скручивается и опаивается на длине 48 см. Кабель с антенной заводится обратно в трубу. Сверху и снизу на трубу одеваются стандартные заглушки. Влагоизолировать отверстие, куда входит коаксиальный кабель не представляет особого труда. Это можно сделать с помощью автомобильного силиконового герметика или быстро твердеющей автомобильной эпоксидки. В результате получаем красивую, влагоизолированную защищенную антенну, которая многие годы может работать под действием атмосферных воздействий.

Для фиксации вибратора и противовеса антенны внутри можно использовать 1-2 картонные или пластиковые шайбы, плотно надетые на вибраторы антенны. Трубу с антенной можно установить на оконную раму, на неметаллическую мачту, или разместить в другом удобном месте.

Простая коаксиальная коллинеарная антенна

Простая коллинеарная коаксиальная УКВ антенна может быть выполнена из коаксиального кабеля. Для защиты этой антенны от атмосферных воздействий может быть использован отрезок водопроводной трубы, как это было описано в предыдущем параграфе. Конструкция коллинеарная коаксиальная УКВ антенны показана на рис. 11.

Рисунок 11. Простая коллинеарная УКВ антенна

Антенна обеспечивает теоретическое усиление не менее чем на 3 дБ большее по сравнению с четвертьволновым вертикалом. Она не нуждается в противовесах для своей работы (хотя их наличие улучшает работу антенны) и обеспечивает прижатую диаграмму направленности к горизонту. Описание такой антенны неоднократно появлялось на страницах отечественной и зарубежной радиолюбительской литературы, но наиболее удачное описание было представлено в литературе .

Размеры антенны на рис. 11 указаны в сантиметрах для коаксиального кабеля с коэффициентом укорочения равным 0,66. Такой коэффициент укорочения имеют большинство коаксиальных кабелей с полиэтиленовой изоляцией. Размеры согласующей петли показаны на рис. 12. Без использования этой петли КСВ антенной системы может превышать 1,7. Если антенна оказалась настроенной ниже диапазона 145 МГц необходимо немного укоротить верхнюю секцию, если выше, то удлинить ее. Конечно, оптимальная настройка возможная пропорциональным укорочением-удлинением всех частей антенны, но это сложно проделать в радиолюбительских условиях.

Рисунок 12. Размеры согласующей петли

Несмотря на большие размеры пластиковой трубы, необходимой для защиты этой антенны от атмосферных воздействий, использование коллинеарной антенны такой конструкции вполне целесообразно. Антенна может быть вынесена в сторону от здания с помощью деревянных реек, как это показано на рис. 13. Антенна может выдержать значительные подводимые к ней мощности до 100 и более ватт и может быть использована совместно как со стационарными так и с переносными УКВ -радиостанциями. Использование такой антенной совместно с маломощными носимыми радиостанциями даст наибольший эффект.

Рисунок 13. Установка коллинеарной антенны

Простая коллинеарная антенна

Эта антенна была собрана мной подобно конструкции автомобильной выносной антенны используемой в сотовом радиотелефоне. Для переделки ее на любительский диапазон 145 МГц мной были изменены пропорционально все размеры «телефонной» антенны. В результате этого получилась антенна, схема которой показана на рис. 14. Антенна обеспечивает прижатую к горизонту диаграмму направленности и теоретическое усиление не менее 2 дБ над простым четвертьволновым штырем. Для питания антенны использовался коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом.

Рисунок 14. Простая коллинеарная антенна

Практическая конструкция антенны показана на рис. 15. Антенна была выполнена из целого отрезка медного провода диаметром 1мм. Катушка L1 содержала 1 метр этого провода, намотанного на оправке диаметром 18 мм, расстояние между витками было равно 3 мм. При выполнении конструкции точно по размерам антенна практически не требует наладки. Возможно, понадобится небольшая подстройка антенны сжатием-растяжением витков катушки для достижения минимального КСВ. Антенна была размещена в пластиковый водопроводной трубе. Внутри трубы антенный провод был зафиксирован с помощью кусочков пенопласта. На нижнем конце трубы были установлены четыре четвертьволновых противовеса. На них была нарезана резьба, и они с помощью гаек были закреплены на пластиковой трубе. Противовесы могут быть диаметром 2-4 мм в зависимости от возможности нарезать на них резьбу. Для их изготовления можно применить медный, латунный, или бронзовый провод.

Рисунок 15. Конструкция простой коллинеарной антенны

Антенна может быть установлена на деревянных рейках на балконе (как это показано на рис. 13). Эта антенна может выдержать значительные уровни подводимой к ней мощности.

Эту антенну можно рассматривать как укороченную антенну КВ диапазона с центральной удлиняющей катушкой. Действительно, измеренный с помощью мостового измерителя сопротивления резонанс антенны в диапазоне КВ оказался лежащим в районе частоты 27,5 МГц. Очевидно, что варьируя диаметром катушки и ее длиной, но сохранив при этом длину провода ее намотки можно добиться того, чтобы антенна работала как в УКВ диапазоне 145 МГц, так и в одном из КВ диапазонов – 12 или 10 метров. Для работы на КВ диапазонах к антенне необходимо подключить четыре противовеса длиной L/4 для выбранного КВ диапазона. Такое двойное использование антенны сделает ее еще более универсальной.

Экспериментальная 5/8-волновая антенна

При проведении экспериментов с радиостанциями диапазона 145 МГц часто бывает необходимо подключить к ее выходному каскаду испытываемую антенну, чтобы проверить работу тракта приема радиостанции или настроить выходной каскад передатчика. Для этих целей мной долгое время используется простая 5/8 – волновая УКВ антенна, описание которой было приведено в литературе .

Эта антенна состоит из секции медного провода диаметром 3 мм, который одним концом соединен с удлиняющей катушкой, а другой с настроечной секцией. На конце провода соединенном с катушкой нарезана резьба, а на другом конце припаяна настроечная секция из медного провода диаметром 1 мм. Согласуется антенна с коаксиальным кабелем волновым сопротивлением 50 или 75 Ом путем подключения к разным виткам катушки, и может быть небольшим укорочением настроечной секции. Схема антенны показана на рис. 16. конструкция антенны показана на рис. 17.

Рисунок 16. Схема простой 5/8 – волновой УКВ антенны

Рисунок 17. Конструкция простой 5/8 – волновой УКВ антенны

Катушка выполнена на плексигласовом цилиндре диаметром 19 мм и длиной 95 мм. В торцах цилиндра сделана резьба, в которую с одной стороны ввинчивается вибратор антенны, а с другой стороны она прикручивается к куску фольгированного стеклотекстолита размерами 20*30 см, который служит «землей» антенны. С задней стороны к нему был приклеен магнит от старого динамика, в результате чего антенна может крепиться к подоконнику, к батарее отопления, к другим железным предметам.

Катушка содержит 10,5 витка провода диаметром 1 мм. Провод катушки равномерно размещен по каркасу. Отвод к коаксиальному кабелю осуществлен от четвертого витка от заземленного конца. Вибратор антенны ввинчивается в катушку, под него вставляется контактная ламель, к которой припаивается «горячий» конец удлиняющей катушки. Нижний конец катушки припаивается к фольге «земли» антенны. Антенна обеспечивает КСВ в кабеле не хуже чем 1:1,3. Настройка антенны осуществляется путем укорочения с помощью кусачек ее верхней части, которая первоначально выполняется чуть длиннее, чем необходимо.

Мной были проведены эксперименты по установке этой антенны на оконном стекле. В этом случае вибратор первоначальной длиной 125 сантиметров из алюминиевой фольги был приклеен по центру окна. Удлиняющая катушка использовалась та же, и была установлена на раме окна. Противовесы были выполнены из фольги. Концы антенны и противовесов были немного загнуты, чтобы поместиться на оконном стекле. Вид оконной 5/8 – волновая УКВ антенна показан на рис. 18. Антенна легко настраивается в резонанс постепенным укорочением фольги вибратора с помощью лезвия, и постепенным переключением витков катушки по минимуму КСВ. Оконная антенна не портит интерьера комнаты и может использоваться в качестве постоянной антенна для работы на диапазоне 145 МГц из дома или офиса.

Рисунок 18. Оконная 5/8 – волновая УКВ антенна

Эффективная антенна переносной радиостанции

В том случае, когда связь с использованием стандартной «резинки» невозможна, можно использовать полуволновую антенну. Она не требует для своей работы «земли» и при работе на большие расстояния дает выигрыш по сравнению со стандартной «резинкой» до 10 дБ. Это вполне реальные цифры, учитывая, что физическая длина полуволновой антенны почти в 10 раз длиннее «резинки».

Полуволновая антенна питается напряжением и имеет высокое входное сопротивление, которое может достигать 1000 Ом. Следовательно, эта антенна требует согласующего устройства при использовании совместно с радиостанцией имеющей 50-омный выход. Один из вариантов согласующего устройства на основе П- контура уже был описан в этой главе. Поэтому, для разнообразия, для этой антенны мы рассмотрим использование другого согласующего устройства, выполненного на параллельном контуре. По эффективности своей работы эти согласующие устройства примерно равны. Схема полуволновой УКВ антенны совместно с согласующим устройством на параллельном контуре показана на рис. 19.

Рисунок 19. Полуволновая УКВ антенна с согласующим устройством

Катушка контура содержит 5 витков медного посеребренного провода диаметром 0,8 мм, намотанных на оправке диаметром 7 мм по длине 8 мм. Настройка согласующего устройства заключается в настройке с помощью переменного конденсатора С1 контура L1С1 в резонанс, с помощью переменного конденсатора С2 регулируется связь контура с выходом передатчика. Первоначально конденсатор подключается в третьему витку катушки от ее заземленного конца. Переменные конденсаторы С1 и С2 должны быть с воздушным диэлектриком.

Для вибратора антенны целесообразно использовать телескопическую антенну. Это даст возможность переносить полуволновую антенну в компактном сложенном состоянии. Также это упрощает настройку антенны совместно с реальным трансивером. При первоначальной настройке антенны ее длина составляет 100 см. В процессе настройки эта длина может быть немного скорректирована по лучшей работе антенны. Желательно сделать соответствующие отметки на антенне, чтобы впоследствии со свернутого ее положения устанавливать антенну сразу на резонансную длину. Коробка, где расположено согласующее устройство, должна быть выполнена из пластика, чтобы уменьшить емкость катушки на «землю», может быть выполнена из фольгированного стеклотекстолита. Это зависит от реальных эксплуатационных условий антенны.

Настройка антенны производится с помощью индикатора напряженности поля. С помощью КСВ - метра настройка антенны целесообразна лишь в случае ее работы не на корпусе радиостанции, а при использовании совместно с ней удлиняющего коаксиального кабеля.

При двойной работе антенны на корпусе радиостанции и с использованием удлиняющего коаксиального кабеля на штыре антенны делают две отметки, соответствующие одна – максимальному уровню напряженности поля, при работе антенны на корпусе радиостанции, а другая риска соответствует минимальному КСВ при использовании совместно с антенной удлиняющего коаксиального кабеля. Обычно эти две отметки немного не совпадают.

Вертикальные неразрывные антенны с гамма согласованием

Вертикальные антенны выполненные из целого вибратора ветроустойчивы, легки в установке, и занимают мало места. Для их выполнения можно использовать медные трубки, алюминиевый силовой электрический провод диаметром 6-20 мм. Эти антенны достаточно просто можно согласовать с коаксиальным кабелем волновым сопротивлением как 50 так и 75 Ом.

Очень простая в выполнении и легкая в настройке является неразрывная полуволновая УКВ антенна, конструкция которой показана рис. 20. Для ее питания через коаксиальный кабель используется гамма согласование. Материал, из которого выполнен вибратор антенны и гамма согласование должен быть один и тот же например, медь или алюминий. Из-за взаимной электрохимической коррозии многих пар материалов недопустимо использовать разные металлы для выполнения антенны и гамма согласования.

Рисунок 20. Неразрывная полуволновая УКВ антенна

Если для выполнения антенны использована медная голая трубка, то настраивать гамма согласование антенны целесообразно с помощью замыкающей перемычки как это показано на рис. 21. В этом случае поверхность штыря и проводника гамма согласования тщательно зачищается и с помощью хомута из голой проволоки как это показано на рис. 21а добиваются минимального КСВ в коаксиальном кабеле питания антенны. Затем в этом месте провод гамма согласования немного расплющивается, просверливается и соединяется винтом с полотном антенны, как это показано на рис. 21б. Возможно также использовать пайку.

Рисунок 21. Настройка гамма - согласования медной антенны

Если для антенны использован алюминиевый провод из силового электрического кабеля в пластиковой изоляции, то целесообразно эту изоляцию оставить для предотвращения коррозии алюминиевого провода кислотными дождями, которые неизбежны в городских условиях. В этом случае гамма согласование антенны подстраивается с помощью переменного конденсатора, как это показано на рис. 22. Этот переменный конденсатор необходимо тщательно защитить от влаги. Если не удается достичь КСВ в кабеле меньше 1,5, то длину гамма согласования необходимо уменьшить и повторить настройку еще раз.

Рисунок 22. Настройка гамма – согласования алюминиево-медной антенны

При наличии достаточного места и материалов можно установить неразрывную вертикальную волновую УКВ антенну. Волновая антенна работает эффективнее полуволновой антенны, показанной на рис. 20. Волновая антенна обеспечивает более прижатую к горизонту диаграмму направленности чем полуволновая антенна. Согласовать волновую антенну можно с помощью способов, показанных на рис. 21 и 22. Конструкция волновой антенны показана на рис. 23.

Рисунок 23. Неразрывная вертикальная волновая УКВ антенна

При выполнении этих антенн желательно чтобы коаксиальный кабель питания был перпендикулярен антенне хотя бы 2 метра. Использование симметрирующего устройства совместно с неразрывной антенной увеличит эффективность ее работы. При использовании симметрирующего устройства необходимо использовать симметричное гамма согласование. Подключение симметрирующего устройства показано на рис. 24.

Рисунок 24. Подключение симметрирующего устройства к неразрывной антенне

В качестве симметрирующего устройства антенны также можно использовать и любое другое известное симметрирующее устройство. При размещении антенны около проводящих предметов возможно придется несколько уменьшить длину антенны из-за влияния на нее этих предметов.

Круглая УКВ антенна

Если размещение в пространстве вертикальных антенн, показанных на рис. 20 и рис. 23 в их традиционном вертикальном положении затруднено, то можно их разместить, свернув полотно антенны в круг. Положение полуволновой антенны показанной на рис. 20 в «круглом» варианте показано на рис. 25, а волновой антенны показанной на рис. 23 на рис. 26. В таком положении антенна обеспечивает комбинированную поляризацию вертикальную и горизонтальную, что благоприятно для проведения связей с передвижными и носимыми радиостанциями. Хотя, теоретически уровень вертикальной поляризации будет выше при боковом питании круглых УКВ антенн, но на практике это различие не сильно заметно, а боковое питание антенны усложняет ее установку. Боковое питание круглой антенны показано на рис. 27.

Рисунок 25. Неразрывная круглая вертикальная полуволновая УКВ антенна

Рисунок 26. Неразрывная круглая вертикальная волновая УКВ антенна

Рисунок 27. Боковое питание круглых УКВ антенн

Круглая УКВ антенна может быть размещена внутри помещения, например, между рамами окна, или вне помещения, на балконе или на крыше. При размещении круглой антенны в горизонтальной плоскости получим круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости и работу антенны с горизонтальной поляризацией. Это может быть необходимо в некоторых случаях при проведении радиолюбительских связей.

Пассивный «усилитель» переносной станции

При испытании переносных радиостанций или работе с ними порой не хватает еще «чуть-чуть» мощности для надежной связи. Мной был выполнен пассивный «усилитель» для переносных УКВ станций. Пассивный «усилитель» может добавить до 2-3 дБ к сигналу радиостанции в эфире. Этого часто достаточно чтобы надежно открыть шумоподавитель станции корреспондента и обеспечить уверенную работу. Конструкция пассивного «усилителя» показана на рис. 28.

Рисунок 28. Пассивный «усилитель»

Пассивный «усилитель» представляет собой луженую жестяную банку из-под кофе достаточно больших размеров (чем больше, тем лучше). В дно банки вставлен разъем, аналогичный антенному разъему радиостанции, а в крышку банки запаян разъем для соединения с антенным гнездом. К банке припаяны 4 противовеса длиной 48 см. При работе с радиостанцией этот «усилитель» включается между штатной антенной и радиостанцией. За счет более эффективной «земли» и происходит увеличение в месте приема силы излучаемого сигнала. Совместно с этим «усилителем» можно использовать и другие антенны, например, L/4 штырь из медной проволоки, просто вставленный в антенное гнездо.

Широкополосная обзорная антенна

Многие импортные переносные радиостанции обеспечивают работу на прием не только в любительском диапазоне 145 МГц, но и в обзорных диапазонах 130-150 МГц или 140-160 МГц. В этом случае для успешного приема в обзорных диапазонах, на которых витая антенна, настроенная на 145 МГц, работает неэффективно можно использовать широкополосную УКВ антенну. Схема антенны приведена на рис. 29 а размеры для разных диапазонов работы даны в табл. 1.

Рисунок 29. Широкополосный УКВ вибратор

Таблица 1. Размеры широкополосной УКВ антенны

Для работы с антенной можно использовать коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом. Полотно антенны может быть выполнено из фольги, и наклеено на окно. Можно выполнить полотно антенны из алюминиевого листа, или печатным способом на куске фольгированного стеклотекстолита подходящих размеров. Эта антенна может работать на прием и на передачу в указанных диапазонах частот с высокой эффективностью.

Зигзагообразная антенна

В некоторых служебные УКВ радиостанциях дальней связи используются антенные решетки состоящие из зигзагообразных антенн. Радиолюбители тоже могут попробовать использовать элементы такой антенной системы для своей работы. Вид элементарной зигзагообразной антенны, входящей в конструкцию сложной УКВ антенны показан на рис. 30.

Рисунок 30. Элементарная зигзагообразная антенна

Зигзагообразная элементарная антенна состоит из полуволновой дипольной антенны, которая питает напряжением полуволновые вибраторы. В реальных антеннах используется до пяти таких полуволновых вибратора. Такая антенна имеет узкую прижатую к горизонту диаграмму направленности. Вид поляризации излучаемый антенной комбинированный – вертикальный и горизонтальный. Для работы антенны желательно использовать симметрирующее устройство.

В антеннах используемых в служебных станциях связи за элементарными зигзагообразными антеннами обычно помещают рефлектор, выполненный из металлической сетки. Рефлектор обеспечивает одностороннюю направленность антенны. В зависимости от числа вибраторов, включенных в антенну и количества включенных вместе зигзагообразных антенн можно получить необходимый коэффициент усиления антенны.

Радиолюбители практически не используют такие антенны, хотя их несложно выполнить для любительских УКВ диапазонов 145 и 430 МГц. Для изготовления полотна антенны можно использовать алюминиевый провод диаметром 4-12 мм от силового электрического кабеля. В отечественной литературе описание подобной антенны, для полотна которой был использован жесткий коаксиальный кабель, было приведено в литературе .

Антенна Харченко в диапазоне 145 МГц

Антенна Харченко широко используется в России для приема телевидения и в служебной радиосвязи. Но радиолюбители ее используют для работы на диапазоне 145 МГц. Эта антенна является одной из немногих, которая работает весьма эффективно, и практически не требует настройки. Схема антенны Харченко показана на рис. 31.

Рисунок 31. Антенна Харченко

Для работы антенны можно использовать как 50, так и 75-Омный коаксиальный кабель. Антенна широкополосная, работает в полосе частот не менее 10 МГц на диапазоне 145 МГц. Для создания односторонней диаграммы направленности используют сзади антенны металлическую сетку, расположенную на расстоянии (0,17-0,22)L.

Антенна Харченко обеспечивает ширину лепестка диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскости близкую к 60 градусов. Для еще большего сужения диаграммы направленности используют пассивные элементы в виде вибраторов длиной 0,45L, расположенных на расстоянии 0,2L от диагонали квадрата рамок. Для создания узкой диаграммы направленности и увеличения коэффициента усиления антенной системы используют несколько объединенных антенн.

Рамочные направленные антенны диапазона 145 МГц

Одними из наиболее популярных направленных антенн для работы в диапазоне 145 МГц являются рамочные антенны. Наиболее распространены на диапазоне 145 МГц двухэлементные рамочные антенны. В этом случае получается оптимальное соотношение «затраты/качество». Схема двухэлементной рамочной антенны а также размеры периметра рефлектора и активного элемента показаны на рис. 32.

Рисунок 32. Рамочная УКВ антенна

Элементы антенны могут быть выполнены не только в виде квадрата но и в виде круга, дельты. Для увеличения излучения вертикальной составляющей антенна может быть запитана сбоку. Входное сопротивление двухэлементной антенны близко к 60 Ом, и для работы с ней подходит как 50-Омный, так и 75-Омный коаксиальный кабель. Коэффициент усиления двухэлементной рамочной УКВ антенны составляет не менее 5 дБ (над диполем) и отношение излучения в прямом и обратном направлении может достигать 20 дБ. При работе с этой антенной полезно использовать симметрирующее устройство.

Рамочная антенна с круговой поляризацией

Интересная конструкция рамочной антенны с круговой поляризацией была предложена в литературе . Антенны, имеющую круговую поляризацию используют для связи через ИСЗ. Двойное питание рамочной антенны со сдвигом фаз 90 градусов позволяет синтезировать радиоволну, имеющую круговую поляризацию. Схема питания рамочной антенны показана на рис. 33. При конструировании антенны необходимо учитывать, что длина L может быть любой разумной, а длина L/4 должна соответствовать длине волны в кабеле.

Рисунок 33. Рамочная антенна с круговой поляризацией

Для увеличения коэффициента усиления эту антенну можно использовать совместно с рамочными рефлектором и директором. Рамку необходимо питать только через симметрирующее устройство. Простейшее симметрирующее устройство показано на рис. 34.

Рисунок 34. Простейшее симметрирующее устройство

Промышленные антенны диапазона 145 МГц

В настоящее время в продаже можно найти большой выбор фирменных антенн для диапазона 145 МГц. При наличии денег, конечно, можно покупать любую из этих антенн. Следует учесть, что желательно приобретать цельные антенны, уже настроенные на диапазон 145 МГц. Антенна должна иметь защитное покрытие предохраняющее ее от коррозии кислотными дождями, которые могут выпадать в современном городе. Телескопические антенны в условиях эксплуатации города ненадежны и со временем могут выйти из строя.

При сборке антенн необходимо строго соблюдать все указания в инструкции по сборке, и не жалеть силиконовую смазку для гидроизоляции разъемов, телескопических соединений и винтовых соединений в согласующих устройствах.

Литература

1. И. Григоров (RK3ZK). Согласующие устройства диапазона 144 МГц//Радиолюбитель. КВ и УКВ.-1997.-№ 12.-С.29.
2. Barry Bootle. (W9YCW) Hairpin Match for the Collinear – Coaxial Arrau//QST.-1984.-October.-P.39.
3. Doug DeMaw (W1FB) Build Your Own 5/8-Wave Antenna for 146 MHz//QST.-1979.-June.-P.15-16.
4. С. Бунин. Антенна для связи через ИСЗ // Радио.- 1985.- № 12.-С. 20.
5. D.S.Robertson ,VK5RN The “Quadraquad” – Circular Polarization the Easy Way //QST.-April.-1984.-pages16-18.

Все снова и снова ультракоротковолновики спрашивают у своих старших коллег: "Какую антенну выбрать?" Точно ответить на этот вопрос невозможно, так как все зависит от того, для какой цели строится антенна. Если предполагаются связи во всех направлениях, например внутри города, то очень удобны антенны с круговой диаграммой, которые часто позволяют работать при расстояниях между станциями, равных 50-100 км. Для дальних связей более подходят направленные антенны. В "густозаселенных" ультракоротковолновиками районах или в случаях, когда с некоторых направлений идут помехи, несомненно, лучше использовать антенны остронаправленные.

Этих немногих примеров достаточно, чтобы понять, что антенны, одинаково годной на все случаи, нет. Радиолюбитель должен сам выбрать антенну, отвечающую основным его требованиям. А еще лучше построить две-три антенны и использовать их по мере необходимости.

Начинающему ультракоротковолновику неразумно выбирать своей первой антенной какую-либо громоздкую и сложную конструкцию, в процессе постройки которой он по неопытности может наделать множество ошибок. Следует начинать с постройки простейших антенн и по мере роста опыта и знаний переходить к более сложным системам.

При выборе типа антенны нужно учитывать и то, какие основные материалы имеются в распоряжении конструктора. Если нельзя приобрести трубы или прутки для антенных элементов, то можно выбрать, например, "двойной квадрат", при постройке которого требуется лишь провод, деревянные рейки и небольшое количество изоляционного материала. Существенно также, как будет выполнена Питающая линия - из коаксиального или, ленточного кабеля, либо просто в виде двухпроводной линии.

Нельзя упускать из вида и то, нужны ли при постройке антенны какие-либо измерения. Начинающему, к тому же не располагающему измерительной аппаратурой, лучше выбрать антенну, которая наверняка станет хорошо работать без настройки.

Рассмотрим ряд типов антенн. Среди них есть простые конструкции, доступные для повторения каждым новичком, и сложные, в том числе антенные системы, которые могут заинтересовать более опытных "охотников" за DX. Так как большая часть наших ультракоротковолновиков работает в диапазоне 144 МГц, размеры антенн Приведены именно для этого диапазона.

Читатель заметит, что ни для одной из антенн не приводятся технические подробности конструкции. Но это не должно помешать постройке, так как приемы работы и многие детали описаны в любом справочнике радиолюбителя.

АНТЕННЫ КРУГОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Крестообразный диполь. Антенна состоит из двух полуволновых вибраторов 1, расположенных под углом 90° друг к другу (рис. 1). Диаграмма излучения этой антенны- далеко не идеальный круг, но практически она дает вполне хорошее круговое излучение. Так как волновое сопротивление одного диполя равно примерно 70 Ом, при параллельном включении двух диполей волновое сопротивление составляет около 35 Ом. Такого коаксиального кабеля в нашем распоряжении нет, поэтому лучше всего питать антенну через четвертьволновый трансформатор 3, изготовленный из 50-омного кабеля. От трансформатора до аппаратуры идет 75-омный кабель 4. Из такого же кабеля выполнено симметрирующее U-колено 2.

Вертикальная антенна (Ground Plane). Излучатель 1 (рис. 2) и радиальные.проводники 2 обеспечивают круговую диаграмму в горизонтальной, плоскости. Угол между радиальными проводниками и излучателем определяет волновое сопротивление антенны.

рис. 2

При угле 90° волновое сопротивление равно примерно 30 Ом, при угле 180°- 70 Ом. Обычно выбирают угол 145°, что позволяет питать антенну 50-ом-ным кабелем. Кабель подключают к разъему 3, укрепленному на металлической пластине, к которой электрически присоединены радиальные проводники. Излучатель, к которому подключают центральный проводник кабеля, установлен на изоляторе 4.

НАПРАВЛЕННЫЕ АНТЕННЫ

"Двойной квадрат". Эта популярнейшая направленная KB антенна употребима и на УКВ (рис. 3,а). Коэффициент ее усиления (по сравнению с полуволновым вибратором) достигает 5,7 дБ, соотношение излучения вперед/назад - 25 дБ.

рис. 3

Расстояние между активным вибратором 1 и рефлектором 2 выбрано равным 0,15 лямбда, что позволяет питать антенну 75-омным коаксиальным кабелем 3. Опыт показал, что питаемая таким образом антенна работает вполне удовлетворительно. Настраивать антенну можно с помощью короткозамкнутого шлейфа, включенного в разрыв рамки рефлектора.

Для симметрирования антенны можно применить четвертьволновый стакан (рис. 3, б), подключив его к концам активного вибратора 1. Стакан состоит из металлического цилиндра 4 с двумя крышками - металлической 5 и диэлектрической 6. Внутри стакана проходит кабель 3, оплетка кабеля подключена к крышке 5. Диаметр стакана должен быть в 3-4 раза больше диаметра кабеля.

Для изготовления элементов антенны можно использовать медную или алюминиевую трубку, ленту или провод самого различного диаметра. "Двойной квадрат" занимает очень мало места, конструктивно прост. Эта антенна имеет сравнительно хорошие характеристики. Заслуживает внимания возможность размещения антенн разных диапазонов на тех же крестообразных рейках.

Треугольная антенна (Delta Loop) принадлежит к тому же семейству, что и "квадрат", так как периметр активного вибратора приблизительно равен длине волны. Особенностью этой антенны является то, что все элементы ее конструкции - металлические. Автор антенны советовал питать ее 50-омным коаксиальным кабелем, но для этой цели успешно используют и 75-омный кабель. Простейшая треугольная антенна показана на рис. 4. Активный вибратор 1 настраивают с помощью гамма-согласующего устройства, к которому подключен кабель 3. В зависимости от наличия измерительных приборов настройку ведут по минимуму КСВ или по максимальной силе сигнала. Рефлектор 2 для упрощения можно сделать нерегулируемым.

рис. 4

С треугольной антенной много экспериментировал UA1WW. Он советует применять 5-и 9-элементные варианты. Последний, благодаря малому горизонтальному углу излучения, особенно подходит для проведения дальних связей. Чертеж 5-элементной антенны приведен на рис. 5. Здесь 1 - активный вибратор, 2 - рефлектор, 3-5 - директоры. Так как это - совершенно новая для наших ультракоротковолновиков антенна, приводим некоторые конструктивные данные.

рис. 5

Для несущей траверсы больше всего подходит 4-гранная дюралюминиевая труба со стороной квадрата 18-20 мм, на ней гораздо удобнее крепить элементы, чем на круглой трубе (см. рис. 6).

рис. 6

Элементы антенны изготовляют из медной или алюминиевой трубки или прутка диаметром 6 мм, горизонтальную сторону -из провода диаметром 3 мм. Размеры элементов (в соответствии с рис. 6) таковы:

Треугольная антенна - объект интереса ультракоротковолновиков всего мира. Принимая во внимание положительный опыт работы с ней, можно считать, что она скоро станет одной из самых популярных антенн. Поэтому обращаем внимание желающих экспериментировать на один особый ее тип - двойную треугольную антенну (рис. 7). Размеры треугольников этой антенны немного больше, чем у одинарной; периметр рефлектора равен 2266, активного вибратора - 2116 и директора - 1993 мм. Расстояние между рефлектором и вибратором-0,2 лямбда, между вибратором и директором-0,15 лямбда.

рис. 7

По некоторым данным были получены такие коэффициенты усиления двойной антенны (по сравнению с полуволновым вибратором):один элемент (активный вибратор) - 3-4 дБ: два элемента (вибратор и рефлектор) - 8-9 дБ: три элемента (рефлектор, вибратор в директор),- 10-11 дБ. Кажется, что это перспективный вид антенны и им стоит заняться.

10-элементная антенна (Yagi). Несомненно, это - наиболее популярная УКВ антенна (рис. 8). Она дает усиление 13 дБ. Автор проводил с помощью такой антенны метеорные связи с Англией и Бельгией, много дальних связей за счет тропосферного прохождения и "авроры".

рис. 8

Пассивные элементы антенны изготовлены из биметаллического провода диаметром 4 мм, а активный петлевой вибратор - из 15-милли-метровой медной трубки и такого же провода. Волновое сопротивление в точке питания равно 300 Ом, поэтому 75-омный кабель подключен через U-колено, длина которого равна 68 см.

Длина несущей траверсы - несколько больше 3,5 м, диаметр - 20 мм. Длина рефлектора 7-1060, вибратора 2-990, директоров 3- 10 - соответственно 933, 930, 927, 924, 921, 918, 915 и 912 мм.

Антенна на несколько диапазонов. Бывают обстоятельства, когда установить более одной антенны не удается. Но ведь кроме антенны для радиостанции часто нужна и телевизионная! Тогда выход из положения - УKB антенна на несколько диапазонов. Один из вариантов такой антенны приведен на рис. 9, а (вид сверху) и 9, б (аксонометрическая проекция). Она может быть успешно использована в диапазонах от 50 до 220 МГц. Коэффициент усиления антенны на частоте 50 МГц- 7 дБ, 144 МГц-12 дБ, а на 220 МГц- даже 13,5 дБ. Эта антенна -двухэтажная. На частоте 50 МГц на каждом этаже работают по два уголковых вибратора 1, расположенных на расстоянии лямбда/4. На частоте 144 МГц их длина равна примерно 3/4 лямбда и поэтому получается уже V-образная антенна. На частоте 220 МГц вибраторы имеют длину 5/4 лямбда.

рис. 9

Вибраторы соединены между собой двухпроводными линиями 2, а оба этажа - линиями 3, длина которых в зависимости от диапазона составляет от 1/4 до 5/4 лямбда. Расстояние между этажами при желании можно изменять в пределах, допускаемых длиной линий 3. Входное сопротивление антенны в точке питания 4 на частотах 50 и 144 МГц - около 300 Ом, на частоте 220 МГц оно падает примерно до 200 Ом.

Элементы антенны можно изготовить из трубки или прутка: вибраторы - диаметром 10 мм; линии 2 - диаметром 12 мм (можно и 10 мм, тогда расстояние между центрами проводов линии следует выбрать равным 64 мм): линии 3 - диаметром 6 мм.

РАДИО № 8, 1973г. с.20-23.

Радиолюбительство для RA3LE было и остается главной составляющей той части жизни, которая отводится мужчине в семье для его любимых увлечений или занятий. А началось оно в 1956 году, с первого сложного приемника. Началось раз и навсегда. Уже в 1958 г. была построена первая радиостанция на диапазон 38-40 МГц, годом позже получен позывной РАЗЛАГ, а вскоре и первый диплом за 4-е место в республиканских соревнованиях.

После окончания в 1965 году Харьковского «политеха «по специальности «инженер-радиотехник» я, пропустив смену диапазона на 28-30 МГц, не задумываясь, перешел на УКВ. С новым позывным UA3LBO к Всесоюзным соревнованиям 1966 года изготовил хорошую аппаратуру на лампах 6С17КВ, ГС4В/ГС6В и антенны собственной конструкции. Итог - 3-е место на 144 МГц в личном зачете, а в 1968 году - 2-е место в командном зачете, что позволило получить звание мастера спорта. Далее был перерыв на время службы офицером в Ляховичах.
Семидесятые годы прошлого века - чудесное время конструирования качественной аппаратуры и антенн, начало активной работа через «Тропо» и «метеоры» (MS), первые победы в «Полевых днях» и других соревнованиях по радиосвязи на УКВ. Каждые три года я изготавливал новый трансивер и антенную систему. К1981 году «наверху» стояли 8×13 элементов на 144 МГц и 16×25 элементов на 432 МГц с МШУ на транзисторе BFT66; «внизу» - усилители мощности на ГИ7Б и ГС31Б соответственно. На 1296 МГц - 4×37 элементов, МШУ и усилитель мощности на ГИ41Б. Все эти конструкции были собственной разработки, но, разумеется, при конструировании учитывался опыт зарубежных радиолюбителей.

Все эти годы моими главными и постоянными «эфирными» спутниками были Георгий, UC2AAB (ныне EU1AB), и Виктор, RA3YCR. На УКВ в то время на «востоке» были активны туляки, а на «юге» - днепропетровцы. Честь им и хвала. Москвичи, как и сейчас, слышны были нечасто. К этому времени на моем счету были рекорды дальности УКВ радиосвязи в Европе и СССР, в течение длительного времени - первые места в «табели о рангах» на всех диапазонах в СССР и на 432 МГЦ в европейском ТОР-листе. Первым в России я начал работать на 432 МГц с отражением сигналов от Луны (ЕМЕ), a QSO через «Аврору» в этом диапазоне стали для меня такими же привычными, как и на 144 МГц.

С 1985 года я начал упрощать антенные системы, уменьшая количество антенн, но улучшая их качество, т.к. постепенно накапливался опыт создания таких систем. Антенных систем за это время сменилось семь. При расчетах и конструировании антенн придерживаюсь правила - проектировать высокоэффективные антенны, имеющие максимальное усиление при наилучшем соотношении «усиление/полоса» (G/T). Запас по полосе пропускания должен обеспечивать компенсацию влияния метеоусловий в месте проживания. Мои антенны меня никогда не подводили. Возможно, один из немногих, я работаю на трансиверах собственной конструкции, сделанных своими руками.

В отдельные периоды были и спады активности с моей стороны, вызванные обстоятельствами, некоторым «пресыщением» и малым количеством новых корреспондентов в новых квадратах. К тому же, с 1983 года я перестал работать по «скедам» MS и ЕМЕ - мне стало просто неинтересно. Многие же, наоборот стали работать исключительно по «скедам». Кому что нравится. Ведь нравится многим радиолюбителям работать со слабой аппаратурой внутри области или даже ЕМЕ (за чужой счет). Полная зависимость работы в эфире от Интернета и телефона - тоже не для меня.

С 2004 года я вновь стал активно работать в российских соревнованиях. Опыт, качественная аппаратура и антенны позволили мне не раз побеждать или занимать призовые места. Очень ценны для меня два Кубка России. Самыми интересными для меня были и остаются связи через «Тропо» и «Аврору». Жаль, что в последние годы «Аврора» в средних широтах стала редкостью.

Каждый идет своей дорогой, зависящей от знаний, возможностей и условий. Но все-таки настоящее удовлетворение от занятия нашим любимым делом можно получить только имея хорошую аппаратуру и антенны, к чему нужно постоянно стремиться.

Предлагаем вашему вниманию антенны на диапазоны 144, 432 и 1296 МГц — они просты, имеют высокие параметры и хорошую повторяемость. Однако подробно описывать конструкцию антенн не имеет смысла, т.к. лишь у одного из десяти радиолюбителей найдутся точно такие же материалы и инструменты для их изготовления. Достаточно описать требования к изготовлению антенн, а радиолюбитель сам подберет под эти требования все необходимое, иначе начнутся бесконечные вопросы: «А что, если….?».

Основные параметры описываемых антенн приведены в табл.1, а все необходимые физические размеры антенн на диапазоны 144, 432 и 1296 МГц приведены соответственно в табл. 2-4.

Программа MM AN А - удобный инструмент для конструктора антенн, но необходима теоретическая подготовка. При расчете моделей их необходимо проверять и корректировать - для достижения наилучшего значения G/T- в других программах, например, в YA354. Многочисленные эксперименты и измерения на профессиональной аппаратуре позволяют сделать вывод, что при выбранных диаметрах элементов расчетные частоты в MMANA соответствуют следующим фактическим частотам: 144,6 МГц - 144,3 МГц, 435,0 МГц - 432,0 МГц, 1307,0 - 1296,0 МГц.

Все элементы антенны диапазона 144 МГц изготовлены из трубок диаметром 6 мм. Активный вибратор - петлевой. Его длина составляет 940 мм, ширина - 73 мм, а общий периметр - 2026 мм.

В антеннах диапазонов 432 МГц и 1296 МГц используются простые «разрезные» активные вибраторы соответственно диаметром 6 и 2,5 мм. Остальные элементы антенны диапазона 432МГц изготовлены из трубок (прутков) диаметром 5 мм, а элементы антенны на 1296 МГц - 2,5 мм. Отклонение по величинам диаметров и длин элементов для антенн диапазона 144МГц не должно превышать ±0,5 мм, 432 МГц - ±0,2 мм, 1296 МГц - ±0,1 мм.

В антенне диапазона 1296 МГц применяется рефлектор, два элемента которого разнесены по вертикали вверх и вниз на 29,5 мм относительно плоскости активного вибратора и директоров.

Элементы крепятся к металлической траверсе на расстоянии не менее 0,6 от диаметра траверсы. Для крепления годятся самодельные или покупные сантехнические «клипсы».

Металлические части крепления элементов к ним (хомутики, скобки, «саморезы») не должны быть массивными, т.е. значительно увеличивающими диаметр самих элементов. На «клипсах» наметьте центр и сделайте канавку для укладки элемента. При применении диэлектрических (деревянных) траверс допустим любой способ крепления элементов (в том числе, сквозь траверсу). Деревянные траверсы после сборки антенны необходимо покрасить белой краской ПФ115.

Рекомендуемый диаметр (сечение) траверс для антенн диапазона 144 МГц - 25-30 мм, 432 МГц - 18-20*мм, 1296 МГц - 10-15 мм. Лучший материал-Д16Тит.п. При применении деревянных траверс таких размеров должно иметь место крепления элементов.

В антеннах на 432 МГц и 1296 МГц активные вибраторы должны располагаться точно в плоскости остальных элементов, иначе появится вертикальный угол излучения. В антенне на 144 МГц активный вибратор должен быть симметричен плоскости вибраторов. Вибраторы желательно изготовить из меди - это позволит припаять к ним коаксиальный кабель по кратчайшему пути, без дополнительных лепестков, винтов, гаек и т.д. Если радиолюбитель умеет паять алюминий, то в антеннах диапазонов 144 и 432 МГц активные вибраторы можно изготовить из алюминия. Место паек следует покрасить краской ПФ115. Размеры активных вибраторов, указанные в таблицах, - это их размеры в готовом виде!

В антеннах диапазонов 144 и 432 МГц для изготовления директоров можно использовать медь, Д16, АД, алюминий, биметалл, а в антеннах на 1296 МГц - провод ПЭВ или алюминиевый (мягкий!) провод от бытовой электропроводки. Избегайте поперечных царапин элементов.

В антеннах диапазонов 144 МГц и 432 МГц способ крепления активных вибраторов не отличается от крепления директоров. Между половинками активных вибраторов антенн диапазонов 144 МГц и 432 МГц зазор составляет около 10 мм при подключении кабеля диаметром не более 11 мм по наружной изоляции. Для улучшения жесткости активного вибратора в месте его разреза можно установить прутик из капролона или от удочки. В антенне диапазона 1296 МГц зазор между половинками активного вибратора должен быть не более 6 мм.
В авторском варианте активный вибратор антенны на 1296 МГц крепится так: половинки вставляются с боков в прямоугольник из пенополиэтилена. Переходная длина центральной жилы кабеля составляет 1 мм, вторая половинка вибратора паяется встык к оплетке кабеля, срезанного под углом 45°.

Рекомендую применять в любых УКВ антеннах переходные кабели. Они позволят точно измерить/подстроить входное сопротивление и являются одновременно симметрирующим устройством типа стакан (чулок). Длина переходного кабеля от конца оплетки у активного вибратора до корпуса запаянного на другом конце кабеля разъема равна 1/2 волны. Почти от конца оплетки у активного вибратора на внешнюю полиэтиленовую изоляцию кабеля надет экран от такого же кабеля длиной четверть волны с учетом укорочения кабеля, т.е. длина натянутой дополнительной оплетки для диапазона 144 МГц составляет 344 мм, 432 МГц - 114 мм, 1296 МГц - 38 мм. Конец оплетки у активного вибратора изолирован от всего, а другой ее конец следует соединить (спаять) с основной оплеткой переходного кабеля. Получившуюся конструкцию следует поместить в термоусадочную трубку или тщательно обмотать изолентой.

На одной траверсе можно разместить антенны двух поляризаций, сдвинув элементы каждой антенны на 50-70 мм друг от друга. Антенны коммутируются с помощью реле, установленного прямо на антенне.

Если антенны на диапазоны 144, 432 и 1296 МГц. будут установлены на одной мачте, а высота мачты - не более 6-8 м от проводящей поверхности, то верхней должна быть антенна диапазона 144 МГц, ниже на 1,5 м - антенна на 432 МГц, ниже на 1 м - 1296 МГц.

При проверке и настройке входного сопротивления достаточно установить антенну вертикально на столе на высоте 1-1,5 м от земли.

В заключение рекомендую перед изготовлением антенн изучить другие источники по этой тематике. В них можно найти подходящие советы и рекомендации, которыми можно воспользоваться, если они не противоречат приведенным в настоящей статье сведениям.

Скачать файл описанных антенн, для программы MMANA, можно

Еще небольшое время назад для работы на диапазоне 145 МГц использовалась в основном самодельная аппаратура. Среди радиолюбителей были популярны УКВ - трансвертеры, многие из которых своими размерами были сравнимы с самим используемым с ним трансивером. Радиолюбители переделывали списанные промышленные УКВ- радиостанции типа «Пальма» на любительский УКВ диапазон 145 МГц, получая радиостанцию, работающую на нескольких каналах. Потом радиолюбителям стали доступны «Виолы», а позже и «Маяки», работающие на сорока каналах. Эти радиостанции тогда выглядели просто фантастически по своим возможностям!

В настоящее время можно сравнительно недорого приобрести многоканальные переносные УКВ трансиверы всемирно известных фирм – « YAESU », « KENWOOD », « ALINCO », которые по своим параметрам и удобству работы значительно превосходят как самодельную аппаратуру диапазона 145 МГц, так и переделанную промышленную – «Пальмы», «Маяки», «Виолы».

Но для работы через репитер из дома, офиса, во время движения при работе из автомобиля, необходима антенна более эффектная, чем используемая совместно с переносной радиостанцией «резинка». При использовании стационарной «фирменной» УКВ станции часто бывает целесообразно использовать с ней самодельную УКВ- антенну, так как приличная «фирменная» наружная антенна диапазона 145 Мгц стоит недешево.

Изготовлению простых самодельных антенн, пригодных к использованию со стационарными и переносными УКВ - радиостанциями и посвящен этот материал.

Особенности антенн диапазона 145 МГц

Ввиду того, что для изготовления антенн диапазона 145 Мгц обычно используют толстый провод – диаметром от 1 до 10 мм (иногда применяют и более толстые вибраторы, особенно в коммерческих антеннах), то антенны диапазона 145 Мгц широкополосны. Это часто позволяет при выполнении антенны точно по указанным размерам обойтись без ее дополнительной настройки на диапазон 145 МГц.

Для настройки антенн диапазона 145 Мгц необходимо иметь КСВ - метр. Это может быть как самодельный прибор, так и промышленного изготовления. На диапазоне 145 МГц радиолюбители практически не используют мостовые измерители сопротивления антенн, из-за кажущейся сложности их корректного изготовления. Хотя при аккуратном изготовлении мостового измерителя и, следовательно, корректной его работы на этом диапазоне, можно точно определить входное сопротивление УКВ антенн. Но даже используя только КСВ - метр проходного типа, вполне возможно настраивать самодельные УКВ-антенны. Мощности 0,5 Вт, которую обеспечивают импортные переносные радиостанции в режиме « LOW » и отечественные носимые радиостанции УКВ диапазона типа «Днепр», «Виола», «ВЭБР», вполне достаточно для работы многих типов КСВ метров. Режим « LOW » позволяет производить настройку антенн не опасаясь выхода из строя выходного каскада радиостанции при любом входном сопротивлении антенны.

Перед началом настройки УКВ антенны желательно убедиться в правильности показаний КСВ -метра. Неплохо иметь два КСВ -метра, рассчитанных для работы в трактах передачи 50 и 75 Ом. При настройке УКВ антенн желательно иметь контрольную антенну, в качестве которой может быть или «резинка» от переносной радиостанции или самодельный четвертьволновый штырь. При настройке антенны измеряют уровень напряженности поля создаваемый настраиваемой антенной относительно контрольной. Это дает возможность судить о сравнительной эффективности работы настраиваемой антенны. Конечно, если при измерениях использовать стандартный калиброванный измеритель напряженности поля, то можно получить точную оценку эффективности работы антенны. При использовании калиброванного измерителя поля несложно снять и диаграмму направленности антенны. Но даже используя при измерениях самодельные измерители напряженности поля и получив только качественную картину распределения напряженности электромагнитного поля, можно вполне сделать заключение об эффективности работы настраиваемой антенны и приближенно оценить ее диаграмму направленности .

Рассмотрим практические конструкции УКВ-антенн.

Простые антенны

Наиболее простую наружную УКВ антенну (рис. 1)можно выполнить с использованием антенны, работающей совместно с переносной радиостанцией. На раме окна с наружной (рис. 2) или с внутренней стороны на удлиняющем деревянном бруске крепится металлический уголок, в центре которого установлено гнездо для подключения этой антенны. Необходимо стремиться к тому, чтобы коаксиальный кабель идущий до антенны был минимально необходимой длины. По краям уголка крепятся 4 противовеса длиной по 50 см. Необходимо обеспечить хороший электрический контакт противовесов, антенного разъема с металлическим уголком. Укороченная витая антенна радиостанции имеет входное сопротивление в пределах 30-40 Ом, так что для ее питания можно использовать коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом. С помощью угла наклона противовесов можно в некоторых пределах менять входное сопротивление антенны, и, следовательно, провести согласование антенны с коаксиальным кабелем. Вместо фирменной «резинки» временно можно использовать антенну из медного провода диаметром 1-2 мм длиной 48 см, который вставляется в антенное гнездо своим остро заточенным концом.

Рисунок 1 Простая наружная УКВ антенна

Рисунок 2 Конструкция простой наружной УКВ антенны

Надежно работает УКВ антенна, выполненная из коаксиального кабеля со снятой внешней оплеткой. Кабель заделывается в ВЧ -разъем аналогичный разъему «фирменной» антенны (рис. 3). Длина коаксиального кабеля, используемого для изготовления антенны, равна 48 см. Такую антенну можно использовать совместно с переносной радиостанцией взамен поломанной или утерянной штатной антенны.

Рисунок 3 Простая самодельная УКВ антенна

Для быстрого изготовления выносной УКВ антенны можно использовать соединительный коаксиальный кабель длиной 2-3 метра, который оконечен разъемами, соответствующим антенному гнезду радиостанции и антенны. Антенну к такому куску кабеля можно подключить с помощью высокочастотного тройника (рис. 4). В этом случае с одного конца тройника подключается антенна- «резинка», а с другого конца тройника накручиваются противовесы длиной по 50 см или через разъем подключается другой тип радиотехнической «земли» для УКВ антенны.

Рисунок 4 Простая выносная УКВ антенна

Самодельные антенны переносной радиостанции

При утере или поломке штатной антенны переносной радиостанции можно выполнить самодельную витую УКВ антенну. Для этого используют основу – полиэтиленовую изоляцию коаксиального кабеля, диаметром 7-12 мм и длиной 10-15 см, на который намотано первоначально 50 см медного провода диаметром 1-1,5 мм. Для настройки витой антенны очень удобно использовать измеритель частотных характеристик, но можно использовать и обыкновенный КСВ - метр. Первоначально определяют резонансную частоту собранной антенны, затем, откусывая часть витков, сдвигая, раздвигая витки антенны, настраивают витую антенну в резонанс на 145 МГц.

Процедура эта не очень сложная, и, настроив 2-3 витые антенны, радиолюбитель может производить настройку новых витых антенн буквально за 5-10 минут, конечно, при наличии вышеуказанных приборов. После настройки антенны необходимо зафиксировать витки или с помощью изоленты, или с помощью кембрика, размоченного в ацетоне, либо с помощью термоусаживающей трубки. После закрепления витков необходимо еще раз проконтролировать частоту антенны и, если это необходимо, подстроить ее с помощью верхних витков.

Следует обратить внимание, на то, что в «фирменных» укороченных витых антеннах используют термоусаживающие трубки для фиксации проводника антенны.

Полуволновая полевая антенна

Для эффективной работы антенн длиной четверть волны необходимо использовать несколько четвертьволновых противовесов. Это усложняет конструкцию для полевой четвертьволновой антенны, которая должна быть вынесена в пространстве относительно УКВ трансивера. В этом случае можно использовать УКВ антенну электрической длиной λ/2, которая не требует для своей работы противовесов, и обеспечивает прижатую к земле диаграмму направленности и простоту установки.Для антенны электрической длиной λ/2 стоит проблема согласования ее высокого входного сопротивления с низким волновым сопротивлением коаксиального кабеля. Антенна длиной λ/2 и диаметром 1 мм будет иметь входное сопротивление на диапазоне 145 МГц около 1000 Ом. Согласование с помощью четвертьволнового резонатора, оптимальное в этом случае, не всегда удобно практически, так как требует подбора точек подключения коаксиального кабеля к резонатору для своей эффективной работы и точной настройки штыря антенны в резонанс. Также относительно велики и размеры резонатора для диапазона 145 МГц. Дестабилизирующие факторы на антенну при ее согласовании при помощи резонатора будут проявляться особенно сильно.

Однако при небольших мощностях, подводимых к антенне, вполне удовлетворительное согласование можно достигнуть при помощи П - контура, аналогично как это описано в литературе . Схема полуволновой антенны и ее согласующего устройства показана на рис. 5. Длина штыря антенны выбирается немного короче или длиннее длины λ/2. Это необходимо для того, что уже при небольшом отличии электрической длины антенны от λ/2 активное сопротивление импеданса антенны заметно понижается, а реактивная его часть на начальном этапе возрастает незначительно. Вследствие этого возможно согласование с помощью П - контура такой укороченной антенны с большей эффективностью, чем согласование антенны длиной ровно λ/2. Предпочтительно использовать антенну длиной немного большей чем λ/2.

Рисунок 5 Согласование УКВ антенны с помощью П – контура

В согласующем устройстве были использованы воздушные подстроечные конденсаторы типа КПВМ-1. Катушка L 1 содержит 5 витков посеребренного провода диаметром 1 мм, намотанного на оправке диаметром 6 мм и шагом 2 мм.

Настройка антенны не сложна. Включив в тракт кабеля антенны КСВ - метр и одновременно измеряя уровень напряженности поля, создаваемого антенной, с помощью изменения емкости переменных конденсаторов С1 и С2, сжатия-растяжения витков катушки L 1 добиваются минимальных показаний КСВ -метра и соответственно максимальных показаний измерителя напряженности поля. Если эти два максимума не будут совпадать, необходимо немного изменить длину антенны, и снова повторить ее настройку.

Согласующее устройство было размещено в корпусе, спаянном из фольгированного стеклотекстолита размерами 50*30*20 мм. При работе из стационарного рабочего места радиолюбителя антенна может быть размещена в проеме окна. При работе в полевых условиях антенна может быть подвешена за верхний конец на дерево с помощью лески, как это показано на рис. 6. Для питания антенны можно использовать 50-Омный коаксиальный кабель. Использование 75-Омного коаксиального кабеля несколько увеличит КПД согласующего устройства антенны, но в то же время потребует настройки выходного каскада радиостанции для работы на нагрузку 75 Ом.

Рисунок 6 Установка антенна для работы в полевых условиях

Оконные антенны на основе фольги

На основе клеящейся фольги, используемой в системах охранной сигнализации можно построить очень простые конструкции оконных УКВ антенн. Такую фольгу можно приобрести уже с клеевой основой. Тогда освободив одну сторону фольги от защитного слоя, ее достаточно просто прижать к стеклу и фольга моментально надежно приклеивается. Фольгу без клеевой основы можно приклеить к стеклу при помощи лака или клея типа «Момент». Но для этого необходимо иметь некоторый навык. Фольгу можно даже закрепить на окне при помощи липкой ленты.

При соответствующей тренировке вполне возможно осуществить качественное паяное соединение центральной жилы и оплетки коаксиального кабеля с алюминиевой фольгой. Исходя из личного опыта, каждый тип такой фольги требует для пайки своего флюса. Некоторые типы фольги хорошо паяются даже с использованием только канифоли, некоторые удается паять с помощью паяльного жира, другие типы фольги требуют использования активных флюсов. Флюс необходимо испытывать на конкретном типе фольги, используемом для изготовления антенны, заблаговременно до ее установки.

Хорошие результаты дает использование подложки из фольгированного стеклотекстолита для пайки и крепления фольги, как это показано на рис. 7. Кусочек фольгированного стеклотекстолита с помощью клея «Момент» приклеивается к стеклу, к краям фольги припаивается фольга антенны, жилы коаксиального кабеля припаиваются к медной фольге стеклотекстолита на небольшом удалении от фольги. После пайки соединение необходимо защитить при помощи влагостойкого лака или клея. В противном случае возможна коррозия этого соединения.

Рисунок 7 Подключение фольги антенны к коаксиальному кабелю

Разберем практические конструкции оконных антенн построенных на основе фольги.

Вертикальная оконная дипольная антенна

Схема вертикальной дипольной оконной УКВ антенны на основе фольги показана на рис. 8.

Рисунок 8 Оконная вертикальная дипольная УКВ антенна

Четвертьволновый штырь и противовес расположены под углом 135 о для того, чтобы входное сопротивление антенной системы приближалось к 50 Ом. Это дает возможность использовать для питания антенны коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом и использовать антенну совместно с переносными радиостанциями, выходной каскад которых имеет такое входное сопротивление. Коаксиальный кабель должен идти перпендикулярно антенне по стеклу так долго, как это возможно.

Рамочная оконная антенна на основе фольги

Эффективнее дипольной вертикальной антенны будет работать рамочная оконная УКВ антенна, показанная на рис. 9. При питании антенны с бокового угла максимум излучаемой поляризации расположен в вертикальной плоскости, при питании антенны в нижнем угле максимум излучаемой поляризации находится в горизонтальной плоскости. Но при любом положении точек питания антенна излучает радиоволну, с комбинированной поляризацией, как с вертикальной, так и с горизонтальной. Это обстоятельство весьма благоприятно для связи с переносными и передвижными радиостанциями, положение антенн которых во время движения будет меняться.

Рисунок 9 Рамочная оконная УКВ антенна

Входное сопротивление оконной рамочной антенны составляет 110 Ом. Для согласования этого сопротивления с коаксиальным кабелем волновым сопротивлением 50 Ом используется четвертьволновая секция из коаксиального кабеля волновым сопротивлением 75 Ом. Кабель должен идти перпендикулярно оси антенны так долго, как это возможно. Рамочная антенна имеет усиление примерно на 2 дБ выше относительно дипольной оконной антенной.

При выполнении оконных антенн из фольги шириной 6-20 мм, они не требуют настройки и работают в диапазоне частот значительно более широком, чем любительский диапазон 145 МГц. Если полученная резонансная частота антенн оказалась ниже требуемой, то диполь можно настроить, отрезая симметрично фольгу с его концов. Рамочную антенну можно настроить, используя перемычку из той же фольги, что была использована для изготовления антенны. Фольга замыкает полотно антенны в углу, напротив точек питания. После настройки, контакт перемычки с антенной может быть обеспечен или при помощи пайки или при помощи клейкой липкой ленты. Такая липкая лента должна достаточно сильно прижать перемычку к полотну антенны для того чтобы обеспечить надежный электрический контакт с ней.

К антеннам, выполненным из фольги, можно подводить значительные уровни мощности – до 100 и более ватт.

Наружная вертикальная антенна

При размещении антенны снаружи помещения всегда встает вопрос о защите раскрыва коаксиального кабеля от атмосферных воздействий, об использовании качественного антенного опорного изолятора, влагостойкого провода для антенн и т.д. Эти проблемы можно решить, выполнив защищенную наружную УКВ антенну. Конструкция такой антенны показана на рис. 10.

Рисунок 10 Защищенная наружная УКВ антенна

В центре пластиковой водопроводной трубы длиной 1 метр проделывается отверстие, в которое может туго войти коаксиальный кабель. Затем кабель туда продевается, высовывается из трубы, оголяется на расстоянии 48 см, экран кабеля скручивается и опаивается на длине 48 см. Кабель с антенной заводится обратно в трубу. Сверху и снизу на трубу одеваются стандартные заглушки. Влагоизолировать отверстие, куда входит коаксиальный кабель не представляет особого труда. Это можно сделать с помощью автомобильного силиконового герметика или быстро твердеющей автомобильной эпоксидки. В результате получаем красивую, влагоизолированную защищенную антенну, которая многие годы может работать под действием атмосферных воздействий.

Для фиксации вибратора и противовеса антенны внутри можно использовать 1-2 картонные или пластиковые шайбы, плотно надетые на вибраторы антенны. Трубу с антенной можно установить на оконную раму, на неметаллическую мачту, или разместить в другом удобном месте.

Простая коаксиальная коллинеарная антенна

Простая коллинеарная коаксиальная УКВ антенна может быть выполнена из коаксиального кабеля. Для защиты этой антенны от атмосферных воздействий может быть использован отрезок водопроводной трубы, как это было описано в предыдущем параграфе. Конструкция коллинеарная коаксиальная УКВ антенны показана на рис. 11.

Рисунок 11 Простая коллинеарная УКВ антенна

Антенна обеспечивает теоретическое усиление не менее чем на 3 дБ большее по сравнению с четвертьволновым вертикалом. Она не нуждается в противовесах для своей работы (хотя их наличие улучшает работу антенны) и обеспечивает прижатую диаграмму направленности к горизонту. Описание такой антенны неоднократно появлялось на страницах отечественной и зарубежной радиолюбительской литературы, но наиболее удачное описание было представлено в литературе .

Размеры антенны на рис. 11 указаны в сантиметрах для коаксиального кабеля с коэффициентом укорочения равным 0,66. Такой коэффициент укорочения имеют большинство коаксиальных кабелей с полиэтиленовой изоляцией. Размеры согласующей петли показаны на рис. 12. Без использования этой петли КСВ антенной системы может превышать 1,7. Если антенна оказалась настроенной ниже диапазона 145 МГц необходимо немного укоротить верхнюю секцию, если выше, то удлинить ее. Конечно, оптимальная настройка возможная пропорциональным укорочением-удлинением всех частей антенны, но это сложно проделать в радиолюбительских условиях.

Рисунок 12 Размеры согласующей петли

Несмотря на большие размеры пластиковой трубы, необходимой для защиты этой антенны от атмосферных воздействий, использование коллинеарной антенны такой конструкции вполне целесообразно. Антенна может быть вынесена в сторону от здания с помощью деревянных реек, как это показано на рис. 13. Антенна может выдержать значительные подводимые к ней мощности до 100 и более ватт и может быть использована совместно как со стационарными так и с переносными УКВ -радиостанциями. Использование такой антенной совместно с маломощными носимыми радиостанциями даст наибольший эффект.

Рисунок 13 Установка коллинеарной антенны

Простая коллинеарная антенна

Эта антенна была собрана мной подобно конструкции автомобильной выносной антенны используемой в сотовом радиотелефоне. Для переделки ее на любительский диапазон 145 МГц мной были изменены пропорционально все размеры «телефонной» антенны. В результате этого получилась антенна, схема которой показана на рис. 14. Антенна обеспечивает прижатую к горизонту диаграмму направленности и теоретическое усиление не менее 2 дБ над простым четвертьволновым штырем. Для питания антенны использовался коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом.

Рисунок 14 Простая коллинеарная антенна

Практическая конструкция антенны показана на рис. 15. Антенна была выполнена из целого отрезка медного провода диаметром 1мм. Катушка L 1 содержала 1 метр этого провода, намотанного на оправке диаметром 18 мм, расстояние между витками было равно 3 мм. При выполнении конструкции точно по размерам антенна практически не требует наладки. Возможно, понадобится небольшая подстройка антенны сжатием-растяжением витков катушки для достижения минимального КСВ. Антенна была размещена в пластиковый водопроводной трубе. Внутри трубы антенный провод был зафиксирован с помощью кусочков пенопласта. На нижнем конце трубы были установлены четыре четвертьволновых противовеса. На них была нарезана резьба, и они с помощью гаек были закреплены на пластиковой трубе. Противовесы могут быть диаметром 2-4 мм в зависимости от возможности нарезать на них резьбу. Для их изготовления можно применить медный, латунный, или бронзовый провод.

Рисунок 15 Конструкция простой коллинеарной антенны

Антенна может быть установлена на деревянных рейках на балконе (как это показано на рис. 13). Эта антенна может выдержать значительные уровни подводимой к ней мощности.

Эту антенну можно рассматривать как укороченную антенну КВ диапазона с центральной удлиняющей катушкой. Действительно, измеренный с помощью мостового измерителя сопротивления резонанс антенны в диапазоне КВ оказался лежащим в районе частоты 27,5 МГц. Очевидно, что варьируя диаметром катушки и ее длиной, но сохранив при этом длину провода ее намотки можно добиться того, чтобы антенна работала как в УКВ диапазоне 145 МГц, так и в одном из КВ диапазонов – 12 или 10 метров. Для работы на КВ диапазонах к антенне необходимо подключить четыре противовеса длиной λ/4 для выбранного КВ диапазона. Такое двойное использование антенны сделает ее еще более универсальной.

Экспериментальная 5/8-волновая антенна

При проведении экспериментов с радиостанциями диапазона 145 МГц часто бывает необходимо подключить к ее выходному каскаду испытываемую антенну, чтобы проверить работу тракта приема радиостанции или настроить выходной каскад передатчика. Для этих целей мной долгое время используется простая 5/8 – волновая УКВ антенна, описание которой было приведено в литературе .

Эта антенна состоит из секции медного провода диаметром 3 мм, который одним концом соединен с удлиняющей катушкой, а другой с настроечной секцией. На конце провода соединенном с катушкой нарезана резьба, а на другом конце припаяна настроечная секция из медного провода диаметром 1 мм. Согласуется антенна с коаксиальным кабелем волновым сопротивлением 50 или 75 Ом путем подключения к разным виткам катушки, и может быть небольшим укорочением настроечной секции. Схема антенны показана на рис. 16. конструкция антенны показана на рис. 17.

Рисунок 16 Схема простой 5/8 – волновой УКВ антенны

Рисунок 17 Конструкция простой 5/8 – волновой УКВ антенны

Катушка выполнена на плексигласовом цилиндре диаметром 19 мм и длиной 95 мм. В торцах цилиндра сделана резьба, в которую с одной стороны ввинчивается вибратор антенны, а с другой стороны она прикручивается к куску фольгированного стеклотекстолита размерами 20*30 см, который служит «землей» антенны. С задней стороны к нему был приклеен магнит от старого динамика, в результате чего антенна может крепиться к подоконнику, к батарее отопления, к другим железным предметам.

Катушка содержит 10,5 витка провода диаметром 1 мм. Провод катушки равномерно размещен по каркасу. Отвод к коаксиальному кабелю осуществлен от четвертого витка от заземленного конца. Вибратор антенны ввинчивается в катушку, под него вставляется контактная ламель, к которой припаивается «горячий» конец удлиняющей катушки. Нижний конец катушки припаивается к фольге «земли» антенны. Антенна обеспечивает КСВ в кабеле не хуже чем 1:1,3. Настройка антенны осуществляется путем укорочения с помощью кусачек ее верхней части, которая первоначально выполняется чуть длиннее, чем необходимо.

Мной были проведены эксперименты по установке этой антенны на оконном стекле. В этом случае вибратор первоначальной длиной 125 сантиметров из алюминиевой фольги был приклеен по центру окна. Удлиняющая катушка использовалась та же, и была установлена на раме окна. Противовесы были выполнены из фольги. Концы антенны и противовесов были немного загнуты, чтобы поместиться на оконном стекле. Вид оконной 5/8 – волновая УКВ антенна показан на рис. 18. Антенна легко настраивается в резонанс постепенным укорочением фольги вибратора с помощью лезвия, и постепенным переключением витков катушки по минимуму КСВ. Оконная антенна не портит интерьера комнаты и может использоваться в качестве постоянной антенна для работы на диапазоне 145 МГц из дома или офиса.

Рисунок 18 Оконная 5/8 – волновая УКВ антенна

Эффективная антенна переносной радиостанции

В том случае, когда связь с использованием стандартной «резинки» невозможна, можно использовать полуволновую антенну. Она не требует для своей работы «земли» и при работе на большие расстояния дает выигрыш по сравнению со стандартной «резинкой» до 10 дБ. Это вполне реальные цифры, учитывая, что физическая длина полуволновой антенны почти в 10 раз длиннее «резинки».

Полуволновая антенна питается напряжением и имеет высокое входное сопротивление, которое может достигать 1000 Ом. Следовательно, эта антенна требует согласующего устройства при использовании совместно с радиостанцией имеющей 50 омный выход. Один из вариантов согласующего устройства на основе П- контура уже был описан в этой главе. Поэтому, для разнообразия, для этой антенны мы рассмотрим использование другого согласующего устройства, выполненного на параллельном контуре. По эффективности своей работы эти согласующие устройства примерно равны. Схема полуволновой УКВ антенны совместно с согласующим устройством на параллельном контуре показана на рис. 19.

Рисунок 19 Полуволновая УКВ антенна с согласующим устройством

Катушка контура содержит 5 витков медного посеребренного провода диаметром 0,8 мм, намотанных на оправке диаметром 7 мм по длине 8 мм. Настройка согласующего устройства заключается в настройке с помощью переменного конденсатора С1 контура L 1С1 в резонанс, с помощью переменного конденсатора С2 регулируется связь контура с выходом передатчика. Первоначально конденсатор подключается в третьему витку катушки от ее заземленного конца. Переменные конденсаторы С1 и С2 должны быть с воздушным диэлектриком.

Для вибратора антенны целесообразно использовать телескопическую антенну. Это даст возможность переносить полуволновую антенну в компактном сложенном состоянии. Также это упрощает настройку антенны совместно с реальным трансивером. При первоначальной настройке антенны ее длина составляет 100 см. В процессе настройки эта длина может быть немного скорректирована по лучшей работе антенны. Желательно сделать соответствующие отметки на антенне, чтобы впоследствии со свернутого ее положения устанавливать антенну сразу на резонансную длину. Коробка, где расположено согласующее устройство, должна быть выполнена из пластика, чтобы уменьшить емкость катушки на «землю», может быть выполнена из фольгированного стеклотекстолита. Это зависит от реальных эксплуатационных условий антенны.

Настройка антенны производится с помощью индикатора напряженности поля. С помощью КСВ - метра настройка антенны целесообразна лишь в случае ее работы не на корпусе радиостанции, а при использовании совместно с ней удлиняющего коаксиального кабеля.

При двойной работе антенны на корпусе радиостанции и с использованием удлиняющего коаксиального кабеля на штыре антенны делают две отметки, соответствующие одна – максимальному уровню напряженности поля, при работе антенны на корпусе радиостанции, а другая риска соответствует минимальному КСВ при использовании совместно с антенной удлиняющего коаксиального кабеля. Обычно эти две отметки немного не совпадают.

Вертикальные неразрывные антенны с гамма согласованием

Вертикальные антенны выполненные из целого вибратора ветроустойчивы, легки в установке, и занимают мало места. Для их выполнения можно использовать медные трубки, алюминиевый силовой электрический провод диаметром 6-20 мм. Эти антенны достаточно просто можно согласовать с коаксиальным кабелем волновым сопротивлением как 50 так и 75 Ом.

Очень простая в выполнении и легкая в настройке является неразрывная полуволновая УКВ антенна, конструкция которой показана рис. 20. Для ее питания через коаксиальный кабель используется гамма согласование. Материал, из которого выполнен вибратор антенны и гамма согласование должен быть один и тот же например, медь или алюминий. Из-за взаимной электрохимической коррозии многих пар материалов недопустимо использовать разные металлы для выполнения антенны и гамма согласования.

Рисунок 20 Неразрывная полуволновая УКВ антенна

Если для выполнения антенны использована медная голая трубка, то настраивать гамма согласование антенны целесообразно с помощью замыкающей перемычки как это показано на рис. 21. В этом случае поверхность штыря и проводника гамма согласования тщательно зачищается и с помощью хомута из голой проволоки как это показано на рис. 21а добиваются минимального КСВ в коаксиальном кабеле питания антенны. Затем в этом месте провод гамма согласования немного расплющивается, просверливается и соединяется винтом с полотном антенны, как это показано на рис. 21б. Возможно также использовать пайку.

Рисунок 21 Настройка гамма - согласования медной антенны

Если для антенны использован алюминиевый провод из силового электрического кабеля в пластиковой изоляции, то целесообразно эту изоляцию оставить для предотвращения коррозии алюминиевого провода кислотными дождями, которые неизбежны в городских условиях. В этом случае гамма согласование антенны подстраивается с помощью переменного конденсатора, как это показано на рис. 22. Этот переменный конденсатор необходимо тщательно защитить от влаги. Если не удается достичь КСВ в кабеле меньше 1,5, то длину гамма согласования необходимо уменьшить и повторить настройку еще раз.

Рисунок 22 Настройка гамма – согласования алюминиевой медной антенны

При наличии достаточного места и материалов можно установить неразрывную вертикальную волновую УКВ антенну. Волновая антенна работает эффективнее полуволновой антенны, показанной на рис. 20. Волновая антенна обеспечивает более прижатую к горизонту диаграмму направленности чем полуволновая антенна. Согласовать волновую антенну можно с помощью способов, показанных на рис. 21 и 22. Конструкция волновой антенны показана на рис. 23,

Рисунок 23 Неразрывная вертикальная волновая УКВ антенна

При выполнении этих антенн желательно чтобы коаксиальный кабель питания был перпендикулярен антенне хотя бы 2 метра. Использование симметрирующего устройства совместно с неразрывной антенной увеличит эффективность ее работы. При использовании симметрирующего устройства необходимо использовать симметричное гамма согласование. Подключение симметрирующего устройства показано на рис. 24.

Рисунок 24 Подключение симметрирующего устройства к неразрывной антенне

В качестве симметрирующего устройства антенны также можно использовать и любое другое известное симметрирующее устройство. При размещении антенны около проводящих предметов возможно придется несколько уменьшить длину антенны из-за влияния на нее этих предметов.

Круглая УКВ антенна

Если размещение в пространстве вертикальных антенн, показанных на рис. 20 и рис. 23 в их традиционном вертикальном положении затруднено, то можно их разместить, свернув полотно антенны в круг. Положение полуволновой антенны показанной на рис. 20 в «круглом» варианте показано на рис. 25, а волновой антенны показанной на рис. 23 на рис. 26. В таком положении антенна обеспечивает комбинированную поляризацию вертикальную и горизонтальную, что благоприятно для проведения связей с передвижными и носимыми радиостанциями. Хотя, теоретически уровень вертикальной поляризации будет выше при боковом питании круглых УКВ антенн, но на практике это различие не сильно заметно, а боковое питание антенны усложняет ее установку. Боковое питание круглой антенны показано на рис. 27.

Рисунок 25 Неразрывная круглая вертикальная полуволновая УКВ антенна

Рисунок 26 Неразрывная круглая вертикальная волновая УКВ антенна

Рисунок 27 Боковое питание круглых УКВ антенн

Круглая УКВ антенна может быть размещена внутри помещения, например, между рамами окна, или вне помещения, на балконе или на крыше. При размещении круглой антенны в горизонтальной плоскости получим круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости и работу антенны с горизонтальной поляризацией. Это может быть необходимо в некоторых случаях при проведении радиолюбительских связей.

Пассивный «усилитель» переносной станции

При испытании переносных радиостанций или работе с ними порой не хватает еще «чуть-чуть» мощности для надежной связи. Мной был выполнен пассивный «усилитель» для переносных УКВ станций. Пассивный «усилитель» может добавить до 2-3 дБ к сигналу радиостанции в эфире. Этого часто достаточно чтобы надежно открыть шумоподавитель станции корреспондента и обеспечить уверенную работу. Конструкция пассивного «усилителя» показана на рис. 28.

Рисунок 28 Пассивный «усилитель»

Пассивный «усилитель» представляет собой луженую жестяную банку из-под кофе достаточно больших размеров (чем больше, тем лучше). В дно банки вставлен разъем, аналогичный антенному разъему радиостанции, а в крышку банки запаян разъем для соединения с антенным гнездом. К банке припаяны 4 противовеса длиной 48 см. При работе с радиостанцией этот «усилитель» включается между штатной антенной и радиостанцией. За счет более эффективной «земли» и происходит увеличение в месте приема силы излучаемого сигнала. Совместно с этим «усилителем» можно использовать и другие антенны, например, λ/4 штырь из медной проволоки, просто вставленный в антенное гнездо.

Широкополосная обзорная антенна

Многие импортные переносные радиостанции обеспечивают работу на прием не только в любительском диапазоне 145 МГц, но и в обзорных диапазонах 130-150 МГц или 140-160 МГц. В этом случае для успешного приема в обзорных диапазонах, на которых витая антенна, настроенная на 145 МГц, работает неэффективно можно использовать широкополосную УКВ антенну. Схема антенны приведена на рис. 29 а размеры для разных диапазонов работы даны в табл. 1.

Рисунок 29 Широкополосный УКВ вибратор

Таблица 1 Размеры широкополосной УКВ антенны

Таблица 1

Для работы с антенной можно использовать коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом. Полотно антенны может быть выполнено из фольги, и наклеено на окно. Можно выполнить полотно антенны из алюминиевого листа, или печатным способом на куске фольгированного стеклотекстолита подходящих размеров. Эта антенна может работать на прием и на передачу в указанных диапазонах частот с высокой эффективностью.

Зигзагообразная антенна

В некоторых служебные УКВ радиостанциях дальней связи используются антенные решетки состоящие из зигзагообразных антенн. Радиолюбители тоже могут попробовать использовать элементы такой антенной системы для своей работы. Вид элементарной зигзагообразной антенны, входящей в конструкцию сложной УКВ антенны показан на рис. 30.

Рисунок 30 Элементарная зигзагообразная антенна

Зигзагообразная элементарная антенна состоит из полуволновой дипольной антенны, которая питает напряжением полуволновые вибраторы. В реальных антеннах используется до пяти таких полуволновых вибратора. Такая антенна имеет узкую прижатую к горизонту диаграмму направленности. Вид поляризации излучаемый антенной комбинированный – вертикальный и горизонтальный. Для работы антенны желательно использовать симметрирующее устройство.

В антеннах используемых в служебных станциях связи за элементарными зигзагообразными антеннами обычно помещают рефлектор, выполненный из металлической сетки. Рефлектор обеспечивает одностороннюю направленность антенны. В зависимости от числа вибраторов, включенных в антенну и количества включенных вместе зигзагообразных антенн можно получить необходимый коэффициент усиления антенны.

Радиолюбители практически не используют такие антенны, хотя их несложно выполнить для любительских УКВ диапазонов 145 и 430 МГц. Для изготовления полотна антенны можно использовать алюминиевый провод диаметром 4-12 мм от силового электрического кабеля. В отечественной литературе описание подобной антенны, для полотна которой был использован жесткий коаксиальный кабель, было приведено в литературе .

Антенна Харченко в диапазоне 145 МГц

Антенна Харченко широко используется в России для приема телевидения и в служебной радиосвязи. Но радиолюбители ее используют для работы на диапазоне 145 МГц. Эта антенна является одной из немногих, которая работает весьма эффективно, и практически не требует настройки. Схема антенны Харченко показана на рис. 31.

Рисунок 31 Антенна Харченко

Для работы антенны можно использовать как 50, так и 75-Омный коаксиальный кабель. Антенна широкополосная, работает в полосе частот не менее 10 МГц на диапазоне 145 МГц. Для создания односторонней диаграммы направленности используют сзади антенны металлическую сетку, расположенную на расстоянии (0,17-0,22)λ.

Антенна Харченко обеспечивает ширину лепестка диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскости близкую к 60 о. Для еще большего сужения диаграммы направленности используют пассивные элементы в виде вибраторов длиной 0,45λ, расположенных на расстоянии 0,2λ от диагонали квадрата рамок. Для создания узкой диаграммы направленности и увеличения коэффициента усиления антенной системы используют несколько объединенных антенн.

Рамочные направленные антенны диапазона 145 МГц

Одними из наиболее популярных направленных антенн для работы в диапазоне 145 МГц являются рамочные антенны. Наиболее распространены на диапазоне 145 МГц двухэлементные рамочные антенны. В этом случае получается оптимальное соотношение «затраты/качество». Схема двухэлементной рамочной антенны а также размеры периметра рефлектора и активного элемента показаны на рис. 32.

Рисунок 32 Рамочная УКВ антенна

Элементы антенны могут быть выполнены не только в виде квадрата но и в виде круга, дельты. Для увеличения излучения вертикальной составляющей антенна может быть запитана сбоку. Входное сопротивление двухэлементной антенны близко к 60 Ом, и для работы с ней подходит как 50-Омный, так и 75-Омный коаксиальный кабель. Коэффициент усиления двухэлементной рамочной УКВ антенны составляет не менее 5 дБ (над диполем) и отношение излучения в прямом и обратном направлении может достигать 20 дБ. При работе с этой антенной полезно использовать симметрирующее устройство.

Рамочная антенна с круговой поляризацией

Интересная конструкция рамочной антенны с круговой поляризацией была предложена в литературе . Антенны, имеющую круговую поляризацию используют для связи через ИСЗ. Двойное питание рамочной антенны со сдвигом фаз 90 ° позволяет синтезировать радиоволну, имеющую круговую поляризацию. Схема питания рамочной антенны показана на рис. 33. При конструировании антенны необходимо учитывать, что длина L может быть любой разумной, а длина λ/4 должна соответствовать длине волны в кабеле.

Рисунок 33 Рамочная антенна с круговой поляризацией

Для увеличения коэффициента усиления эту антенну можно использовать совместно с рамочными рефлектором и директором. Рамку необходимо питать только через симметрирующее устройство. Простейшее симметрирующее устройство показано на рис. 34.

Рисунок 34 Простейшее симметрирующее устройство

Промышленные антенны диапазона 145 МГц

В настоящее время в продаже можно найти большой выбор фирменных антенн для диапазона 145 МГц. При наличии денег, конечно, можно покупать любую из этих антенн. Следует учесть, что желательно приобретать цельные антенны, уже настроенные на диапазон 145 МГц. Антенна должна иметь защитное покрытие предохраняющее ее от коррозии кислотными дождями, которые могут выпадать в современном городе. Телескопические антенны в условиях эксплуатации города ненадежны и со временем могут выйти из строя.

При сборке антенн необходимо строго соблюдать все указания в инструкции по сборке, и не жалеть силиконовую смазку для гидроизоляции разъемов, телескопических соединений и винтовых соединений в согласующих устройствах.

Литература

1. И. Григоров (RK 3 ZK ). Согласующие устройства диапазона 144 МГц//Радиолюбитель. КВ и УКВ.
-1997.-№ 12.- С .29.

2.Barry Bootle. (W9YCW) Hairpin Match for the Collinear – Coaxial Arrau//QST.-1984.-October.-P.39.

3.Doug DeMaw (W1FB) Build Your Own 5/8-Wave Antenna for 146 MHz//QST.-1979.-June.-P.15-16.

4. С. Бунин. Антенна для связи через ИСЗ // Радио.- 1985.- № 12.- С . 20.

5.D.S.Robertson ,VK5RN The “Quadraquad” – Circular Polarization the Easy Way //QST.-April.-1984.
-pages16-18.