Начинающему об антеннах

Вибратор Герца

Антенна была изобретена вместе с приёмником радиосигналов. Это по сути дела преобразователь электромагнитной энергии, в электрическую, и наоборот. От конструкции и типа антенны зависит качество антенны, которое характеризуется её усилением, полосой пропускания и характеристикой направленности в пространстве. Кроме того, у каждой антенны есть такой параметр, как входное (выходное) сопротивление.
Здесь надо отметить, что законы механики в этой сфере неизменны, и действуют примерно так же. То есть такие характеристики как - усиление, полоса пропускания, направленные свойства, и апертура антенны, взаимосвязаны. А улучшение одной из них, неуклонно ведёт к ухудшению остальных характеристик.
У антенн имеется принцип взаимности, т.е. все антенны, которые работают на передачу, могут быть приёмными, и почти все антенны, которые предназначены для приёма радиосигналов, могут использоваться на передачу.
Конечно же, самым простым и классическим вариантом антенны, является вибратор Герца, - полуволновой вибратор (λ/2). Для этого мы сначала научимся переводить частоту в метры, и наоборот. И так, что бы найти длину волны необходимо скорость распространения радиоволн разделить на частоту принимаемого сигнала. Сократим их значения, и получим следующую формулу:
λ (м) = 300/ f (мГц), и наоборот: f (мГц) = 300/λ (м).
Простейший вариант полуволнового вибратора, питаемого с середины, изображён на рис.1. У него имеется коэффициент укорочения в среднем К=0,95 для коротких волн, это связано в связи с концевой ёмкостью вибраторов, которые уменьшают резонансную частоту самого вибратора.

Здесь, ферритовые кольца необходимы для обеспечения симметрии вибратора с электрической точки зрения. Ферритовые кольца могут быть любого диаметра с проницаемостью 600 и более на коротких волнах. Число колец не менее шести. Если это феррит от отклоняющей системы переносного телевизора, то через это кольцо можно сделать 2-3 витка коаксиальным кабелем. Это мероприятие с ферритовыми кольцами, в случае использования антенны в режиме передачи, уменьшает паразитное излучение оплёткой кабеля. Данная антенна имеет достаточно узкую полосу пропускания, излучает перпендикулярно своей оси по двум сторонам света, в случае горизонтального размещения вибратора, и имеет горизонтальную поляризацию сигнала. В случае размещения этого вибратора вертикально, антенна будет иметь круговую диаграмму направленности с вертикальной поляризацией сигнала.

Вариации с полуволновым вибратором.
Все антенны имеют разные углы излучения сигнала (принимаемого сигнала) относительно плоскости земли. В данном случае, см. рис.1 при расположении антенны от поверхности земли около 0,1λ, антенна будет излучать вертикально вверх и совсем незначительно по двум сторонам. Такую антенну можно назвать антенной зенитного излучения (АЗИ), и её удобно использовать на ближних трассах радиообмена, с расстоянием до 800 - 1000 километров.
При размещении такой антенны на высоту более 0,25λ, антенна излучает ближе к горизонту под углом 18° - 25° и частично вертикально.

С классическим полуволновым вибратором можно делать разные эксперименты, которые привели к распространённым типажам антенн, см, рис.2. При расположении антенны низко над землёй и наклонив полотно антенны примерно под 45°, мы получили антенну под названием "Sloper", основное излучение которого принимает почти односторонний характер излучения.

Модификация антенны под названием "Inverted - V" , перевёрнутая -V, предполагает двустороннюю диаграмму направленности, как у классического вибратора, но с прижатой к земле диаграммой излучения под углом ниже 15°-12°, что даёт возможность в диапазоне КВ работать в эфире на дальних дистанциях. В диапазоне FM пираты часто используют высокоэффективную антенну Харченко, или полуволновые вертикалы с колениарным включением.

Преобразование полуволнового вибратора в четвертьволновой.
Четвертьволновой вибратор, это далеко не укороченный полуволновой вибратор. Проследим его появление на свет.
Ниже представлены варианты постепенного преобразования полуволнового вибратора. На рисунке 3а. мы видим обыкновенный λ/2 вибратор, только расположенный вертикально.

Неудобство расположения фидера перпендикулярно полотну антенны, привело к решению размещения антенны по схеме рис.3б. Вполне естественно, что центральная жила кабеля подключена к верхней части вибратора. А к нижней, соответственно, оплётка кабеля. Вместо нижней части вибратора иногда используют оплётку кабеля, натянутую поверх изоляции фидера. Такую антенну назвали "Антенна-чулок", а её входное сопротивление равно примерно 75 Ом. Ферритовые кольца здесь не нужны. Угол излучения к горизонту составляет примерно 12°-15° к горизонту, а такую антенну часто используют в походных условиях.
Для воссоздания входного сопротивления антенны = 50 Ом, пришлось применить 3-4 полотна антенны по углом 90° - 120° по отношению к вертикальному верхнему полотну антенны см. рис. 3в. Такую антенну назвали четверть волновым вертикальным вибратором, а нижние вибраторы назвали противовесами. Угол излучения к горизонту в этом случае высок и составляет примерно 18°-20° к горизонту. Так получился вертикал. Все рассматриваемые выше антенны, являются классическими, и очень широко применяются. Их полоса пропускания составляет единицы процентов от всего коротковолнового диапазона, и не могут с максимальной эффективностью использоваться во всём диапазоне частот коротких волн.
73! Piratradio "VECTOR" Ор. Max.