Практически любой владелец СВ радиостанции приходит со временем к
необходимости установки хорошей стационарной антенны. Однако, в городских
условиях это оказывается не всегда просто, т.к. приходится решать как
минимум три проблемы : юридическую ( в плане санкционирования и получения
доступа на крышу ), механическую ( обеспечение необходимой ветроустойчивости)
и антивандальную ( борьба за сохранность и исправность антенны и кабеля ).
Очевидно, что в ряде случаев этих трудностей можно избежать, если отказаться
от антенны на крыше и использовать варианты балконных или даже подоконниковых
антенн. Разумеется, их эффективность в значительной степени зависит от высоты
подвески над уровнем земли , однако при грамотном построении можно добиться
неплохих результатов и получить антенну с весьма хорошими параметрами,
способную неплохо работать даже на уровне второго этажа.
Следует отметить, что в данном случае речь идет не о балконных антеннах
класса "BOOMERANG", которые не получили широкого распространения из-за своих
невысоких параметров ( полоса по уровню КСВ =2.0 не более 30 ... 35 каналов,
минимальное значение КСВ очень трудно опустить ниже 1.3 ), а также некоторых
конструктивных недостатков - слабого узла крепления и сравнительно большой
длине штыря (его верхняя часть практически заглядывает в окно соседа сверху).
Вниманию читателей предлагается описание несложной антенны, которая легко
монтируется на подокониике, балконе и т.п. и обладает сравнительно неплохими
параметрами. В ее основу положена идея обычного автомобильной антенны -
укороченного штыря с удлиняющей катушкой и автотрансформаторным согласующим
устройством.
Существует распространенное мнение, что автомобильные антенны с магнитным
креплением невозможно настроить без солидного противовеса, которым является
корпус автомашины. На самом деле это не так. Трудности, как правило, связаны
с тем, что резонансная частота антенны при уменьшении противовеса смещается
вверх и выходит за пределы СВ диапазона. При этом за счет большого
рассогласования начинает излучать и антенный кабель, что крайне затрудняет
проведение измерений и приводит к противоречивым результатам при попытках
настройки всей системы. Не трудно убедиться, что, поместив антенну на
подоконник и удлинив ее каким- либо образом на 25-30 см., можно добиться
смещения резонанса обратно, однако минимальное значение КСВ при этом скорее
всего окажется неприятно высоким. Действительно, более длинная антенна имеет
более высокое входное сопротивление и для нее требуется дополнительное
согласование с подводящим кабелем.
Таким образом, существует возможность использования стандартной автомобильной
антенны в качестве стационарной. Необходимые переделки при этом сводятся к
удлинению штыря ( в простейшем случае с помощью обычного "крокодила" и куска
упругой проволоки ) и увеличению на 0.5 ... 1.5 витка нижней части
согласующего автотрансформатора. Для точной настройки антенны можно
воспользоваться методикой, приведенной ниже.
В тоже время подобный путь вряд ли может быть признан целесообразным.
Во-первых, жалко портить хорошую вещь и, во-вторых, не все антенны удается
безболезненно разобрать для получения доступа к согласующему устройству.
Поэтому ниже приводится описание конструкции простой самодельной антенны,
не содержащей каких либо дорогостоящих узлов и допускающей известные
отклонения в размерах неосновных деталей.
Конструкция антенны с указанием основных размеров показана на рисунках 1 и 2.
Как видно из рисунков, антенна состоит из следующих блоков: составного штыря
(1,2), блока противовесов (3,4) , согласующего устройства (9) и штанги с
элементами крепления (5,6,7,8,10).
Рис. 1. Конструкция антенны - вид сбоку .
Составной штырь представляет собой металлическую трубку 2 диаметром 7 ... 9 мм
(лучше из меди или дюраля), в которую вставлена стальная проволока диаметром
2.5 ... 4 мм. Такая конструкция позволяет получить высокую механическую
прочность и при необходимости легко изменять длину антенны.
Блок противовесов выполнен из фольгированного стеклотекстолита
(толщиной 3 .. 4 мм) в виде круга 4, к которому припаяны проволочные лучи 3.
Для их изготовления может быть использована медная проволока диаметром
2 .. 3 мм.
Для крепления антенны использована Т-образная штанга (6,7), изготовленная из
трех металлических уголков, свинченных винтами. Уголок 7 служит для крепления
штанги к нижней доске оконной рамы. Блок противовесов привинчивается к штанге
через втулки 8 длинными винтами или шпильками 5. Для придания большей
жесткости всей конструкции желательно раскрепить антенный штырь деревянными
рейками 10, как это показано на рис . 1.
Более подробно следует остановиться на конструкции согласующего устройства,
которая показана на рисунке 3. На центральный изолятор (текстолит, эбонит,
и т.п.) диаметром 18 ... 22 мм намотаны катушки автотрансформатора.
По его оси вставлены две резьбовые шпильки, которые фиксируются латунными
винтами, служащими одновременно площадками для подпайки проводов и антенного
кабеля. На верхнюю шпильку либо непосредственно, либо через резьбовую втулку
навинчивается штырь антенны, а посредством нижней шпильки согласующее
устройство привинчивается к блоку противовесов. Желательно закрыть
согласующее устройство сверху каким либо непроводящим кожухом - например,
пластмассовым стаканом подходящих размеров.
Рис. 2. Конструкция антенны - вид сверху.
Для катушек автотрансформатора следует использовать медную проволоку
диаметром d не менее 1.5 мм. Место подпайки центральной жилы кабеля может
изменяться для каждой конкретной антенны, поэтому следует зачистить изоляцию
в нескольких точках. При сборке антенны следует обратить особое внимание
на надежность всех электрических контактов и на их влагостойкость.
Рис. 3. Согласующее устройство.
В следующей таблице приведены конструктивные параметры согласующего устройства,
обеспечивщие точную настройку описываемой антенны:
D |
d |
Nсв |
Nудл |
19 |
1.8 |
3.5 |
8.5 |
Настройка антенны проводится в два этапа. Первый из них является тренировочным
и может происходить непосредственно в комнате. В домах с железобетонными
перекрытиями антенну следует приподнять над полом на высоту в 30 ... 40 см.
для уменьшения влияния арматуры на свойства противовеса. При этом желательно,
чтобы верхний конец штыря находился как можно дальше от сетевых проводов и
стен комнаты. Собственно настройка антенны заключается в изменении длины
штыря и измерении ее КСВ в максимально широкой полосе частот. Здесь не
следует лениться и ограничиваться двумя-тремя измерениями, т.к. на этом
этапе важны не абсолютные значения КСВ, а выяснение тенденции их изменения
в полосе частот. Желательно записывать полученные данные, потому, что разница
в значениях может оказаться очень небольшой. Цель этих измерений заключается
в поиске резонанса и смещении его в середину желаемой сетки частот
посредством изменения длины штыря. Следует помнить, что уменьшение величины
КСВ с ростом частоты (в направлении сетки F) требует удлинения штыря и,
наоборот. При благополучном исходе этой операции нужно подбором точки
присоединения антенного кабеля к автотрансформатору согласующего устройства
добиться минимального значения КСВ при резонансе. Дополнительным признаком
успешной настройки является стабильность значений КСВ при различном
положении кабеля и касании руками корпусов радиостанции и КСВ-метра.
Следует учитывать, что при установке антенны за окно ее параметры обязательно
изменятся. Поэтому еще на первом этапе желательно предусмотреть возможность
подстройки согласующего устройства. Для этой цели можно рекомендовать
способ подстройки с помощью короткозамкнутого витка, как это сделано,
например, в некоторых стационарных антеннах. При этом не следует всерьез
опасаться того, что эффективность антенны от этого, якобы, резко уменьшится.
Хорошо сделанный короткозамкнутый виток - из полоски толстой медной фольги
шириной 15 ... 30 мм, тщательно пропаянной в месте стыка, обладает очень
малым сопротивлением и незначительно уменьшает добротность системы.
В практическом плане нужно позаботиться о том, чтобы это кольцо располагалось
как можно ближе к виткам катушки, было от нее хорошо изолировано и могло с
небольшим усилием перемещаться вдоль ее оси. Ниже будет проиллюстрирован
процесс настройки антенны таким способом.
После закрепления антенны снаружи дома нужно повторить настроечные
манипуляции. В случае особо некорректной настройки внутри здания может
потребоваться как изменение длины штыря, так и перепайка точки отвода
согласующего устройства, однако это не должно вызывать трудностей с
учетом накопленного на первом этапе опыта.. Рекомендуется настроить
антенну в резонанс в сетке А и с помощью короткозамкнутого витка сместить
его вверх по частоте на нужный канал. После завершения процесса настройки
нужно закрыть согласующее устройство кожухом и убедиться в механической
крепости подвески и распорок.
Частотная характеристика описанной антенны приведена на рисунке 4. Измерения
проводились в следующих условиях: уровень мощности - 10 Вт
(р\ст. Dragon SY101 + PANDA 10ST), КСВ-метр SWR-430.
На том же рисунке показана характеристика антенны "BOOMERANG-SYRIO -27A"
(тип- GP, общая длина 3.2 м). Их сравнение убеждает в определенных
преимуществах самодельной антенны. При практических испытаниях данная
антенна, будучи установленной на уровне двадцатого этажа, обеспечила
прибавку по приему дальних ( 55 ..65 км) корреспондентов до 2 баллов по
сравнению с антенной, аналогичной антенне "BOOMERANG-SYRIO".
И, в заключение, еще раз о настройке антенны короткозамкнутым витком.
На рисунке 5 показано соответствующее изменение частотной характеристики
описанной антенны при неизменной длине штыря. Из рисунка видно, что при
надвигании витка на согласующее устройство резонанс смещается в нужном
напрaвлении и рабочая полоса антенны несколько расширяется.
Рис 4. Сравнительные характеристики антенн.
Рис. 5. Настройка антенны с помощью КЗ-витка.
|