www.cqham.ru

\главная\р.л. конструкции\антенны\...

Суперкомпактная антенна "кубик"

Волновая рамочная антенна, или "квадрат", при всех ее широко известных достоинствах все-таки великовата по своим линейным размерам: каждая из сторон имеет длину λ/4.

Однако существует способ складывания ее в "кубик" со стороной всего 0,11 λ (рис1). При этом хитроумном способе складывания часть токов все-таки оказываются встречно направленными, что приводит к некоторому падению усиления.

Если волновая рамка имеет усиление около 3 dBi, то "кубик" – около 1,5 dBi. Полтора децибела усиления терять, конечно, жалко, но зато какой выигрыш в линейных размерах! В качестве подарка получаем возможность согласовать "кубик" с 50-омной линией питания, в то время как "квадрат" имеет входное сопротивление 120 Ом и требует использования трансформатора.

Диаграмма направленности "кубика" в свободном пространстве – круговая в горизонтальной плоскости, и сжатая в вертикальной плоскости. При расположении на высоте λ/3 над землей сохраняется направленность в вертикальной плоскости с углом излучения около 17 градусов. При большей высоте – диаграмма направленности в вертикальной плоскости становится многолепестковой, но нижний лепесток еще больше прижимается к земле.

"Кубик" без ухудшения его параметров можно питать и с нижнего угла, что позволяет более удобно расположить кабель питания (рис.2).

Файлы описанных вариантов "кубика" имеются в библиотеке моделей к программе MMANA DL2KQ под названиями Trihat-quad.maa, Trihat-quad-1.maa и приведены в приложении.

Анализ моделей показывает, что в этой конфигурации антенна недостаточно хорошо согласуется с 50-Омным кабелем. Если несколько "приоткрыть" верхнюю грань "кубика" или отогнуть вверх на 45 градусов один угол (рис.3, рис.4), можно получить чисто активное входное сопротивление 50 Ом при сохранении прочих свойств этой антенны.

Файлы этих конфигураций под названиями Миниквадрат-1.maa, Миниквадрат-2.maa также приведены в приложении. Эти конфигурации имеют несколько большие размеры по высоте, но зато и несколько большее усиление. Последний из вариантов проигрывает диполю всего 0,6 дБ. Используя приведенные файлы, методом масштабирования можно рассчитать размеры антенны на любой диапазон.

Эти антенны требуют симметричного питания, поэтому при питании коаксиальным кабелем вблизи точки питания антенны необходимо устанавливать симметрирующий дроссель, подавляющий ток по оплетке кабеля. В качестве дросселя можно использовать несколько ферритовых колец, одетых на кабель, или несколько витков кабеля на одном ферритовом кольце подходящего размера. Без дросселя диаграммы направленности искажаются и может проявляться сильное влияние расположения кабеля на параметры антенны.

Конструкция антенн зависит от рабочего диапазона. Для 10-метрового диапазона (размер грани – около метра) ее можно согнуть из алюминиевого или медного прутка или трубки диаметром 5-10 мм. Для более низкочастотных диапазонов – из медного провода диаметром 1-3 мм, натянутого на распорки из диэлектрика. Для УКВ диапазонов – из биметалла, медного или алюминиевого провода подходящего диаметра, обеспечивающего жесткость конструкции (диаметр проводника слабо влияет на параметры антенны).

Перечислим достоинства этих антенн.

  1. Малые (почти игрушечные) линейные размеры.
  2. Широкая полоса рабочих частот, свойственная полноразмерной рамке.
  3. Усиление, близкое к усилению диполя.
  4. Круговая диаграмма направленности в горизонтальной плоскости.
  5. Малый угол излучения в вертикальной плоскости.
  6. Малошумность и невосприимчивость к статике, свойственная замкнутым рамочным антеннам.
  7. Хорошее согласование с 50-Омными коаксиальными кабелями.

Может быть, читатель найдет еще какие-нибудь достоинства?

Была изготовлена антенна по рис.4 на диапазон 70 см (размеры см. в файле Миниквадрат-2-435.maa в приложении). Материал – биметалл диаметром 3 мм. Симметрирующий дроссель - 4 ферритовых кольца К12х6х5 из материала 100НН, одетых на кабель RG-58. Согласование с КСВ<1,2 во всем диапазоне получилось сразу. Выглядит как игрушка.

По усилению убедительно превосходит "резинки" портативных станций этого диапазона. Исключительно удобно размещается на подоконнике или балконе, не привлекая внимания соседей.

Представляется интересной и возможность конструирования фазированных решеток из этих компактных антенн, как с активным питанием, так и пассивных, например двойных, тройных и т.д. квадратов из "кубиков". Исследовать это предоставляется читателям.

"Кубики" КВ диапазонов по рис.1, рис.2 могут быть также сделаны незаметными, если их обтянуть пленкой и декорировать под китайские фонарики или рекламные кубы (можно и совместить эти функции). Элементы крепления должны быть выполнены из диэлектрика. Здесь тоже полная свобода для фантазии читателей.

Приложение: файлы MMANA

Владислав Щербаков (RU3ARJ) ru3arj@mail.ru



Глас народа
19.01.2009 08:08 Опробована в окрестностях г Тюмень (cqham.ru/ant21_7.htm),"ре...  --  UA9LAQ
12.04.2007 23:47 Попробовал предложенную антенну на 70 см . Абсолютно идентична п...  --  Сергей RA3TMO...
12.04.2007 18:13 "По усилению убедительно превосходит "резинки" портативных станци...  -- 
12.04.2007 09:28 Да народ с этой манной уже конкретно заигрался......  --  us5wcm
11.04.2007 17:33 Дану баян это уже из W0KLT или типа того позывной... усиления не...  --  RA1TEX
11.04.2007 10:48 Кстати, несимметричный вариант такой антенны, изображенной на рис...  --  Николай,UR0GT...
09.04.2007 11:45 Если учесть, что излучают в антенне только вертикально идущие про...  --  RW4PL,Андрей...
08.04.2007 23:49 Этот «велосипед» регулярно изобретают: www.hamuniverse.com/2met...  --  Николай, UR0GT...
08.04.2007 17:53 Владислав, новое - это хорошо забытое старое. Вы правильно делает...  --  uw1gr, Анатолий...

Возврат