www.quad.ru

\главная\р.л. конструкции\антенны\...

Хитромудрое “гнездо” Moxon

L. B. Cebik, W4RNL

С десяток лет тому назад, как только прямоугольник Moxon обозначился как компактная полноразмерная двухэлементная антенная система, к тому же, весьма полезная, люди начали мостить многодиапазонные конструкции на её базе. Несмотря на то, что G6XN сообщил об успешном применении волновых заграждающих фильтров для изоляции элементов антенной системы друг от друга, всё-таки, было мало пользы в нагромождении прямоугольников без оптимизации их по максимальному усилению, максимальному соотношению излучений вперёд-назад и импедансу в точке непосредственного питания 50 Ом.

В этой части исследуются некоторые аспекты трудности комбинирования Moxon’ов в решётки, пучки, гнёзда (кому как нравится), а также описывается удачная конструкция, в которой комбинируются прямоугольники Moxon на диапазоны 17 и 12 метров в купе с общей точкой питания (точками питания – физически их две: для центральной жилы и оплётки кабеля).

Откуда…

Трёхдиапазонная антенная система Moxon происходит от квадрата VK2ABQ. В обеих используется связь параллельных частей вибратора и рефлектора и связь концов элементов, согнутых навстречу друг другу. Прямоугольник показал большее усиление, чем квадрат, при диаграмме направленности, близкой к кардиоидной (по форме, напоминающей стилизованное изображение сердца) с очень высоким соотношением излучений вперёд-назад.

С начала девяностых годов двадцатого века, я работал над улучшением параметров прямоугольников Moxon, с целью получения направленных антенн с усилением, примерно таким же, как у стандартных двухэлементных Yagi, но только при 70% их ширине. Конструкции достаточно широкополосны и согласуются с 50-омными фидерными линиями. В результате получилась эффективная направленная антенна, отвечающая чаяниям большинства коротковолновиков.

Однако, дальнейшее “вытягивание” параметров из прямоугольника, давшего такие результаты, становится возможным лишь при размещении, по крайней мере, двух Moxon’ов в одном плане. Если размещение Moxon’ов на разных высотах, подобно “рождественской ели” уже известно и общепринято, к тому же, позволяет изолировать одну антенну от другой, то умощение двух одинаковых антенн на одной высоте обязательно вредно скажется на параметрах одной или обеих антенн.

В качестве примера такой связки антенн, давайте сведём стандартные прямоугольники Moxon и посмотрим, что произойдёт. В нижеследующей таблице приведены размеры для двух диапазонов, стандартизированные. Здесь и далее, на протяжение всей статьи, для диапазона 17 метров применяется усреднённый диаметр элементов равный 0,75 дюйма, для 12-метрового диапазона - 0,5 дюйма.

A - полный размер антенны от стороны до стороны. В – длина отогнутого назад конца “хвоста”. С – расстояние между “хвостами”. D - длина отогнутого вперёд конца рефлектора. Е - длина всей системы от тыльной стороны вибратора до рефлектора - сумма размеров В, С и D. Поскольку мы умостили Moxon’ы вместе, то я ввёл ещё размер DR - для расстояния между вибраторами и размер RE - для расстояния между двумя рефлекторами. Для справки ещё привожу в конце статьи путеводитель по размерам (рисунок Fig. 15).

На моём web site’е (http://www.cebik.com/moxpage.html), есть готовый к эксплуатации калькулятор, в который нужно ввести частоту расчёта и предполагаемый диаметр элементов, чтобы получить размеры прямоугольника Moxon на один диапазон. Для этой цели также имеется целый набор отдельных программ и основанных на уравнениях расчётов.

     Independently Fed Nested Moxon Rectangles for 17 and 12 Meters
 
All dimensions in feet
 
Dimension             18.118 MHz            24.94 MHz
      A               19.46                 15.08
      B                2.74                  1.99
      C                0.63                  0.46
      D                3.68                  2.13
      E                7.05                  4.58
      DR                         1.15
      RE                         1.32

Эскизы диаграмм направленности в горизонтальной плоскости, снятые для центра диапазонов в свободном пространстве для каждой антенны, могут создать иллюзию, что мы удачно сочленили две антенны. См. Рисунок Fig. 1.

Диаграммы направленности создают иллюзию, что мы имеем дело с вполне работоспособной антенной системой, всего лишь, с умеренным уменьшением соотношений излучений вперёд – назад на высокочастотном диапазоне. Однако, если мы взглянем на то же, но в табличной форме, дающей информацию по точке питания, то у нас сложится совсем другое мнение.

     Independently Fed Nested Moxon Rectangles for 17 and 12 Meters
                        Modeled Performance Data
 
Category                    18.118 MHz            24.94 MHz
Free Space Gain (dBi)       6.02                  5.88
180-Deg Front-Back (dB)     29.50                 17.75
Feedpoint Z (R+/-jX Ohms)   62.9 + j 2.7          6.8 - j 0.6

Хоть и многообещающе выглядит графическая информация, согласование при питании антенны 12 метрового диапазона никуда не годится. Давайте посмотрим, почему.

Как показано на рисунке Fig. 2, относительное распределение величины тока на диапазоне 17 метров, вроде бы, нормальное. Хотя на вибраторе 12-метрового диапазона присутствует достаточная для измерения величина тока, она является очень малой для импеданса 50 Ом. На диапазоне 17 метров исходный импеданс восстанавливается небольшим изменением размеров элементов, что не сказывается на пространственных характеристиках антенны.

А вот, на диапазоне 12 метров, ситуация совсем другая. Из-за своего внутреннего положения, прямоугольник 12-метрового диапазона возбуждает элементы 17 метрового диапазона “по курсу и с кормы” до довольно значительных уровней. Величины токов достаточно высоки, чтобы не дать системе достичь импеданса в точке питания даже близкого к 50 Ом, до тех пор, пока полностью неприемлемой станет диаграмма направленности. Близость параллельных частей элементов на каждом диапазоне не позволяет эффективно изолировать их на высокочастотном диапазоне.

Промежуточная разработка

Это способ, посредством которого можно улучшить последствия от некоторых эффектов, касающихся близкого расположения элементов прямоугольников Moxon. На рисунке Fig. 3 показан эскиз предлагаемого способа.

На эскизе представлены всё те же два прямоугольника, лишь с небольшой разницей в размерах, как можно увидеть в нижеследующей таблице.

        Commonly Fed Nested Moxon Rectangles for 17 and 12 Meters
 
All dimensions in feet
 
Dimension             18.118 MHz            24.94 MHz
      A               19.46                 15.08
      B                2.74                  1.97
      C                0.63                  0.38
      D                3.68                  2.22
      E                7.05                  4.57
      DR                         1.15
      RE                         1.32

“Хвостики” и расстояния между ними в антенне на 12-метровый диапазон подстроены под новые условия питания. Как показано на эскизе, на вибраторе 12-метрового диапазона используется общая точка питания. Между этой точкой и точкой питания вибратора 17-метрового диапазона включена 70-омная линия передачи длиной 1,15 фута с коэффициентом укорочения 0,8. Импеданс и коэффициент укорочения относятся к кабелям типов RG-11 или RG-59 со вспененным диэлектриком.

Фазирующая линия должна быть включена штатно, т. е., центральный проводник или оплётка должны быть подключены к правым или левым, как удобно, сторонам вибраторов обоих диапазонов. Подключение концов линии к разным сторонам вибраторов нарушает её согласующее действие.

Интересно, что использование общей точки питания и фазирующей линии не влияет в сколько-нибудь значительной степени на распределение величины тока в элементах системы. Хотя, это вносит значительные изменения в фазировку тока, однако, это – единственная разница. В последующей таблице показаны относительные величины токов и фаз для центров элементов для антенных систем с независимым и общим питанием.

    Current Magnitude and Phase At Element Centers for a Moxon Array
 
All values at 24.94 MHz
 
Element                          Ind. Feed             Common Feed
12-M Driver                      1.00/0.0 deg          1.00/-8.7 deg
12-M Reflector                   0.80/152              0.86/119
17-M Driver                      0.44/177              0.44/173
17-M Reflector                   0.21/-81              0.20/-40
 

Здесь нет большой разницы в относительных величинах токов или углах изменения фазы вибраторов. Тем не менее, углы изменения фазы рефлектора изменились существенно. Это изменение отражено в цифрах, характеризующих антенную систему, расположенных в нижеследующей таблице:

        Commonly Fed Nested Moxon Rectangles for 17 and 12 Meters
                        Modeled Performance Data
 
Category                    18.118 MHz            24.94 MHz
Free Space Gain (dBi)       6.06                  5.47
180-Deg Front-Back (dB)     27.24                 12.54
Feedpoint Z (R+/-jX Ohms)   52.0 + j10.5          50.7 - j 3.6

Хотя мы получили удовлетворительные импедансы в точках питания на обоих диапазонах, но принесли в жертву пространственные характеристики системы. Мы потеряли пол-дБ усиления и примерно 5 дБ в соотношении излучений вперёд-назад на 12 метрах, относительно независимо питаемой версии комбинированной антенной системы. Как бы там ни было, если указанные потери для Вас ничего не значат, то систему пучка Moxon’ов можно рекомендовать к созданию.

Для проверки правильности выбора размеров, я “просканировал” с помощью ИЧХ участок в 400 кГц с антенной системой на обоих диапазонах.

На рисунке Fig. 4 показано усиление и (относительные) отношения излучений вперёд-назад (180 градусов и худший случай) на 17 метрах. Кривая усиления полностью нормальна для двухэлементной ведомой (паразитной, не питаемой активно) системы, состоящей из вибратора и рефлектора. Она также нормальна относительно однодиапазонных прямоугольников Moxon. Отношение излучений вперёд-назад достигает своего максимума на краю высокочастотного диапазона, но выпуклость в характеристике более “мелкая”, чем у большинства однодиапазонных Moxon’ов.

На рисунке Fig. 5 мы находим соответствующие кривые для 12-метрового диапазона. Сильная связь двух систем уменьшает усиление (по аналогии: при сильной связи двух контуров расширяется полоса, получаемого таким образом полосового фильтра, расширение полосы обусловлено уменьшением добротности, а где малая добротность, там – низкое усиление - UA9LAQ) и делает характеристику более острой, чем зависимость усиления, касаемо штатных Moxon’ов. Пик расположен ниже нижней границы диапазона 12 метров, но в пределах сканируемого (свипируемого с помощью измерительного генератора качающейся частоты (ГКЧ) или просматриваемого с помощью ИЧХ) участка частот. Поскольку область соотношений излучений вперёд-назад обнаруживает только одну единственную выпуклость и довольно небольшую, 180-градусная кривая “вперёд-назад” соседствует с кривой “перед-бок”, которая показывает худший случай соотношения “вперёд-назад”. Также и более слабые значения дают довольно небольшие изменения высоты кривой в пределах диапазона качания ГКЧ.

Графики изменения активного сопротивления и реактивности в точках питания для диапазона 17 метров (рисунок Fig.6) и диапазона 12 метров (Fig. 7) – оба являются ключом к показу преимуществ использования общей точки питания и фазирующей линии. Кривая КСВ (50 Ом) на диапазоне 17 метров не поднимается выше 1,45 : 1. А кривая диапазона 12 метров более крута. Тем не менее, поскольку диапазон качания частоты в четыре раза превышает ширину любительского диапазона, то имеется значительный запас под изменения конструктивных переменных без риска ухудшения эффективного согласования с 50-омным коаксиальным кабелем фидерной линии при питании антенной системы.

Альтернативная (другая) стратегия “гнездования”

Для улучшения пространственных характеристик двухдиапазонной антенной системы, потребуется ревизия конструкции, которая бы больше разделила параллельно стоящие части вибраторов и рефлекторов. Большинство стратегий, касающихся сочетаний Moxon’ов концентрировалось на модификации внутренних Moxon’ов (или Moxon’ов высокочастотных диапазонов), поскольку их характеристики сильнее “уезжали” от таковых для однодиапазонных антенн. Но мы бы хотели, наоборот, сосредоточиться на модификации внешнего прямоугольника на низкочастотный диапазон.

Если мы смонтируем стандартную конструкцию Moxon и будем действовать в направлении возрастающего разделения между вибраторами и рефлекторами, то вернёмся от прямоугольника Moxon к квадрату, из которого этот прямоугольник вышел. Увеличение расстояния между вибратором и рефлектором в прямоугольнике Moxon даёт два значительных результата. Во - первых, это уменьшает усиление. Полностью “квадратная” антенная система VK2ABQ проигрывает примерно полный децибел Moxon’у. Также импеданс в точке питания повышается. Так что это направление приложения сил для нас не подходит – теряется усиление, в котором мы итак уступили в первом удачном “гнезде” из Moxon’ов. Также у нас нарушится и согласование с фидером (50 Ом).

Настало время недоразумение в одной области превратить в понимание в другой. Я делал обзор современной промышленной модели антенны OptiBeam (изучал, анализировал), в которой использовался прямоугольник Moxon на 20-метровый диапазон и нагруженный Moxon на 40-метровый. Главными изолирующими приспособлениями являлись шлейфы-вставки содержащие нагрузки для центров элементов, над которыми разработчики изрядно потрудились. Разработка также призвана уменьшить связь между “хвостиками” элементов. (Поскольку в антенне с нагрузкой, обычно, уменьшается импеданс в точке питания, то требуется больший зазор между торцами “хвостиков”, чтобы вернуть назад значение импеданса к 50 Ом). Для механического крепления торцов “хвостиков”, конструкторы применили металлические трубки с изоляторами на концах.

Вначале я попытался интерпретировать эти новые трубки как элементы концевой связи для распределения ёмкостной связи концов элементов последовательным способом. Но Tom Schmenger, DF2BO из Optibeam охладил мой пыл, заявив, что эти трубки ничего общего с элементами развязки не имеют. Вторым моим умозаключением было то, что эти трубки могли быть частью системы развязки.

Представим себе, что мы увеличили расстояние между элементами, достаточно для того, чтобы минимизировать взаимное влияние вибраторов и рефлекторов на двух диапазонах. Чтобы обеспечить надёжную связь между концами элементов, введём короткие элементы, которые можно назвать концевыми связующими проводниками, которые и обеспечат необходимую степень связи (фактически, здесь имеет место включение двух последовательных конструктивных конденсаторов: один - между концом рефлектора и дополнительной трубкой, второй - между этой трубкой и концом вибратора – UA9LAQ). Что мы от этого потеряем, так это немного в соотношении излучений вперёд-назад, которое зависит от связи по концам элементов и связи между параллельными частями элементов на данном диапазоне. Так что, усиление ещё не самое плохое среди таких качеств антенных систем как усиление, активное сопротивление и реактивность в точке питания в купе взятых.

Модифицированная связка (“гнездо”) Moxon’ов на диапазоны 17 и 12 метров

Элементы получившейся антенной системы можно видеть на эскизе Fig. 8. Система примерно на 4 фута длиннее (по траверсе), чем первоначальная связка. Отметьте, что мы сохранили общую точку питания и 70-омную линию с коэффициентом укорочения 0,8 между точками питания активных элементов и питаем антенну на 12 метров. И снова, подключение фазирующей линии влияет на пространственные характеристики не лучшим образом. Длина линии здесь составляет 3,15 фута.

Чтобы применить размеры (см. приложенный рисунок Fig. 15), мы должны ввести ещё два их наименования. У нас теперь есть зазоры С1 (вибратор – проводник связи) и С2 (проводник связи - рефлектор). Конечно же, мы должны определить и длину проводника связи - CW. Диаметр проводника связи такой же, как у торцов “хвостиков” элементов.

   Commonly Fed Nested Modified Moxon Rectangles for 17 and 12 Meters
 
All dimensions in feet
 
Dimension             18.118 MHz                  24.94 MHz
      A               20.00            A          15.00
      B                2.73            B           1.90
      C1               0.11            C           0.45
      CW               4.57
      C2               0.10
      D                3.54            D           2.22
      E               11.04            E           4.57
      DR                               3.15
      RE                               3.32

Что система изолирует элементы верхнего и нижнего диапазона становится очевидным из кривых относительных величин токов на рисунке Fig. 9. Действительно, токи в неактивных элементах, благодаря связи с активными, практически одинаковы во время работы на обоих диапазонах.

Общие возможности антенны проявляются на диаграммах направленности в горизонтальной плоскости (плоскости Е, азимутальной плоскости) для центров обоих диапазонов. Как показано на рисунке Fig. 10, характеристика на диапазоне 12 метров вполне нормальная для однодиапазонного прямоугольника Moxon. Но как мы уже догадались, сделав предварительный анализ, задний лепесток Moxon’а на 17-метровый диапазон будет значительно больше, чем таковой в Moxon’е на 12-метровый диапазон.

Тем не менее, пространственные характеристики для центральных частот малоактивных диапазонов 12 и 17 метров для двухэлементной системы выглядят вполне прилично. Это заключение проистекает и из нижеследующей таблицы.

   Commonly Fed Nested Modified Moxon Rectangles for 17 and 12 Meters
                        Modeled Performance Data
 
Category                    18.118 MHz            24.94 MHz
Free Space Gain (dBi)       5.95                  6.19
180-Deg Front-Back (dB)     14.32                 30.32
Feedpoint Z (R+/-jX Ohms)   69.7 - j 0.9          58.4 + j 1.9

Пространственные характеристики на диапазоне 12 метров характерны для Moxon’ов. На 17 метрах прямоугольник имеет обычное для него усиление, а соотношение излучений вперёд-назад лучше, чем у прямоугольника на 12 метров более, чем на 2 дБ - это всё относится к нашей связке Moxon’ов с общей точкой питания, импеданс в которой находится в допустимых пределах.

Для проверки на повторяемость и изготовление в качестве базовой конструкции, прогоним систему с помощью ИЧХ или ГКЧ и осциллографа, например, на обоих диапазонах. Диапазон качания частоты также как и прежде составляет 400 кГц.

На рисунке Fig. 11 дана информация по усилению и соотношению излучений вперёд-назад для диапазона 17 метров. Кривая усиления нормальна для ведомой двухэлементной системы вибратор – рефлектор, кривые соотношения вперёд-назад образуют семейство характеристик, изменяющихся на небольшую величину, что является индикатором большого расстояния между элементами. Будем классифицировать эти кривые как “послушные” (без резких перепадов и выбросов).

Соответствующие кривые для диапазона 12 метров на рисунке Fig. 12 имеют одинаково сглаженную форму, хотя кривые соотношения излучений вперёд – назад больше Moxon’овские, с пиком ниже нижней границы любительского диапазона 12 метров. Даже кривая для худшего случая находится на отметке больше 20 дБ на обеих границах диапазона качания частоты. Кривая усиления также выглядит полностью нормальной.

Поскольку кривая КСВ (для 50-омного импеданса) на диапазоне 17 метров не имеет больших перепадов, как показано на рисунке Fig. 13, я подумал, что не стоит подвергать дальнейшим модификациям внешнюю антенную систему, чтобы добиться КСВ 1 : 1 по всему любительскому диапазону. Конечно, немного можно ещё поколдовать над ней, но это повлияет не только на полную длину активного вибратора, но также и на длину проводников связи. Похоже, что при любой модификации, очень малые зазоры на каждом конце этих проводников будут оставаться неизменными и составлять приблизительно 0,1 фута (между 1,2 и 1,4 дюйма). Несмотря на это, норма изменения и активного сопротивления и реактивности будет вполне укрощённой, предсказуемой.

Кривая КСВ для диапазона 12 метров, показанная на рисунке Fig. 14 – немного покруче, хоть и достигает минимального значения за нижней границей любительского диапазона. Главным источником “крутизны” кривой (впрочем, вполне приемлемой) является степень изменения активного сопротивления (resistance). Эта повышенная степень изменения есть функция от близкого расположения между вибратором и рефлектором на этом диапазоне.

Я располагаю путеводитель по размерам для основных вариаций комбинированных антенных систем Moxon (рисунок Fig. 15), именно, в этой точке, поскольку он служит больше как справочный материал, нежели, информация, касающаяся непосредственно антенных систем.

Третья альтернатива: шлейфы длиной 1/8 длины волны

Существует и третий альтернативный способ совместного использования пары прямоугольников Moxon, например, примелькавшейся уже пары прямоугольников на диапазоны 17 и 12 метров. При этом способе используются шлейфы 1/8 длины волны, примерно, как в комбинации OptiBeam на 40 и 20-meter метров. Однако, в отличие от антенны Optibeam на диапазон 40 метров, наш Moxon на 17-метровый диапазон – не нагружен. В результате, мы можем устанавливать шлейфы непосредственно вблизи от точек питания антенны, как показано на эскизе рисунок Fig. 16.

В идеале, шлейфы должны быть, как можно, ближе расположены к точкам питания. Однако, для уверенности, что у вибратора имеется равноценная часть и по другую сторону от точки питания, шлейфы начинаются примерно в 0,7 футах по обе стороны от центров элементов. Также на диапазоне 17 метров у вибратора точка питания непрямая (подключаемая через шлейф) и имеет конечный импеданс 70 Ом, коэффициент укорочения 0,8 линии, идущей от общей точки питания, расположенной на вибраторе диапазона 12 метров. Длина линии в этом случае составляет 1,23 фута. Последующая таблица даёт полные размеры для новой комбинированной антенной системы, включая расстояния между вибраторами и рефлекторами и длину шлейфа.

   Commonly Fed Nested/Stubbed Moxon Rectangles for 17 and 12 Meters
 
All dimensions in feet
 
Dimension             18.118 MHz            24.94 MHz
      A               19.46                 15.22
      B                2.54                  1.91
      C                0.80                  0.50
      D                3.70                  2.13
      E                7.04                  4.54
      DR                         1.23
      RE                         1.27
      Each Stub                  4.93

Шлейфы практически строго равны 1/8 длины волны на частоте 24,94 МГц. В первоначальной модели использовался диаметр элементов шлейфов равный 0,1 дюйма. Однако, увеличение диаметра до 0,25 дюйма не привело к заметному изменению необходимой для правильной работы длины на каждом диапазоне. Вы можете заметить также, что в этой антенной системе (связке Moxon’ов) требуется изменить размеры, если в ней не используются шлейфы. Шлейфы изменяют распределение величины токов и фазировку на элементах диапазона 17 метров, когда антенна работает на частоте 24,94 МГц (т. е., в 12-метровом диапазоне). См. рисунок Fig. 17. Как показывают кривые распределения величин токов на диапазоне 12 метров, даже и шлейфы не обеспечивают полной изоляции при значительной связи. Вместо этого, они позволяют уменьшить негативные последствия от нежелательных связей при обеспечении эффективной эксплуатации антенной системы..

Конечный результат - разумно хорошие пространственные характеристики на обоих диапазонах, хотя, как понятно из последующей таблицы, соотношение излучений вперёд-назад на 12 метрах не совсем соответствует таковому на диапазоне 17 метров. Тем не менее, оно выше соотношения для других предшествующих этой альтернатив, по отношению к неоптимальному диапазону.

   Commonly Fed Nested/Stubbed Moxon Rectangles for 17 and 12 Meters
                        Modeled Performance Data
 
Category                    18.118 MHz            24.94 MHz
Free Space Gain (dBi)       6.19 (6.05)           5.84 (5.95)
180-Deg Front-Back (dB)     34.62                 17.95
Feedpoint Z (R+/-jX Ohms)   43.3 - j 2.1          36.6 + j10.1

Значения максимального усиления (вперёд) для свободного пространства, указанные в скобках есть подогнанные цифры, основанные на (AGT) значениях для модели на каждой расчётной частоте. Несмотря на использование элементов шлейфа, которые отличались от основных элементов диаметром, значение AGT в компьютерной программе NEC-4 на частоте 18.118 МГц было 1.034 (увеличение усиления на 0.14 дБ), а на 24.94 МГц - 0.974 (усиление уменьшилось на 0.11 дБ).

На рисунке Fig. 18 показана диаграмма направленности в горизонтальной плоскости в свободном пространстве для антенной системы на каждой из расчётных частот. Во всех неоптимальных диаграммах можно заметить, что вместе со снижением соотношения излучений вперёд – назад, ширина главного лепестка и полная кардиоидная форма диаграммы уменьшаются по отношению к диаграмме направленности, снятой при оптимальных для Moxon’а условиях. Как мы уже поступали со связками антенн Moxon на 17 и 12 метров, включим ГКЧ и просмотрим участок частот в 400 кГц с центром качания частоты в центре соответствующего любительского диапазона.

Усиление и данные по соотношению излучений вперёд-назад в любом случае нормальные для прямоугольника Moxon 17-метрового диапазона, несмотря на присутствие шлейфов, как показано на рисунке Fig. 19. Степень изменения усиления и соотношения излучений вперёд-назад для 180 градусов и для худшего случая сравнимы с соответствующими для однодиапазонной версии прямоугольника. Тем не менее, всё равно, проще установить пик значений соотношения излучений вперёд – назад в центре диапазона и КСВ на этой же частоте в однодиапазонной версии антенны.

Сравнительное усиление и данные соотношения излучений вперёд – назад для элементов диапазона 12 метров, показанные на рисунке Fig. 20, демонстрируют уменьшение полосы пропускания, несмотря на монотонные кривые соотношений излучений вперёд – назад, накладывающиеся друг на друга. Самое большое усиление получается в самом низкочастотном конце диапазона качания частоты, которое наступает намного ниже значения обычного для однодиапазонного прямоугольника или прямоугольника с лучшей изоляцией между элементами с меньшей и большей резонансными частотами.

Кривые изменения активного сопротивление (резистивности), реактивности и КСВ (относительно импеданса 50 Ом) на рисунке Fig. 21 показывают, что сильная связь элементов, несмотря на изоляцию, осуществляемую с помощью шлейфов, всё-равно, даёт довольно крутую кривую КСВ на диапазоне 17 метров, значение которого, однако, остаётся ниже 2 : 1 на протяжение всего диапазона качания частоты (400 кГц). Камнем преткновения является здесь активное сопротивление, которое не достигает значения 50 Ом на расчётной частоте. Несмотря на это, хорошее значение КСВ в пределах диапазона 17 метров достигается легко.

На диапазоне 12 метров, как показано на рисунке Fig. 22 ситуация отличается, но по закону изменения усиления на рисунке Fig. 20. Также как быстро меняется усиление, активное сопротивление изменяется с частотой ещё быстрее, чем для однодиапазонного прямоугольника Moxon на диапазон 12 метров. И также оно не достигает значения 50 Ом даже на значительном расстоянии выше диапазона 12 метров. Ещё и: ниже расчётной частоты изменение КСВ относительно импеданса 50 Ом происходит довольно быстро. При этих условиях, часть антенной системы, предназначенная для диапазона 12 метров, обладает более узкой рабочей полосой пропускания, чем таковая на диапазон 17 метров.

Связка пары прямоугольников Moxon со шлейфами более компактна в исполнении, чем модифицированная антенная система, но остаётся под влиянием взаимной связи элементов, основанной на близости их расположения. Однако, это даёт лучшие пространственные характеристики системе на диапазоне 12 метров, чем в компактной конструкции, но без шлейфов. К “издержкам производства” можно отнести немного более узкий диапазон рабочих частот.

Заключение

Любой из вариантов размещения пары Moxon’ов будет служить верой и правдой на диапазонах 17 и 12 метров современному радиолюбителю, страдающему от недостатка места. Вариант с модифицированным внешним прямоугольником Moxon имеет несколько лучшие характеристики, согласно цифрам, чем конструкция без шлейфов и с общей точкой питания, но не настолько лучшие как у конструкции со шлейфами. Цена модификации конструкции: два отрезка трубы и 4 фута расстояние фронт – тыл. Тем не менее, у конструкции со шлейфами - меньшая полоса рабочих частот, что выражается в большей вычурности конструкции и её настройки, чем у двух других версий. Во всех трёх случаях, общее питание с помощью фазируемой линии не просто дань удобству. Это – необходимость, служащая для “выкачивания” из антенных систем их потенциальных возможностей.

Перевод этих разработок на имеющиеся материалы (в металл), скорей всего, потребует значительных усилий по перемоделированию и наличия соответствующей компьютерной программы. NEC-2 не даёт точных результатов, если использовать набор диаметров элементов, как и их изгибы не дадут возможности применить коррекцию Leeson’а ни в EZNEC, ни в NEC-Win Plus. Эти коррективы возможны только на линейных симметричных элементах. Возможно, наиболее приближённо к реальности, удастся произвести расчёт для постоянного диаметра, усреднив переменный диаметр элементов. Результат будет точным для заданного диаметра элементов, но неточным для реальных диаметров применённых труб. Несмотря на это, наш анализ будет залогом хорошей работы антенных систем. Возможно, как во всех Moxon’ах самым критичным размером в настройке будет расстояние (или расстояния) между торцами “хвостиков”.

Я не порекомендую также применять связку Moxon’ов на прилежащие диапазоны, как например 12 и 10, 15 и 17 метров. В этом случае, вибраторы и рефлекторы на каждый диапазон находятся ближе друг к другу и сильнее друг на друга воздействуют. Тем не менее, изготовление представленных антенных систем в связках-комбинациях через диапазон, например: 20 – 15, 15 – 10 метров, находится в русле современных требований практики.

Мы не видели последний писк в деле “гнездования” прямоугольников Moxon. Технология, используемая в этих конструкциях, просто находится в полном противоречии с моим ранним опытом, в соответствие с которым прямоугольники Moxon считались несовместимыми конструктивно. Тем не менее, я всегда выражал мои чувства не в категоричной форме, надеясь на разрешение проблемы в будущем. Теперь у меня есть в запасе три способа выхода из положения, хотя ни один из них не претендует на роль абсолютно оптимального. Но будущее обещает много приятного времяпровождения за подбором оптимального положения связки прямоугольников, в которой каждый работает как отдельная однодиапазонная антенна.

Свободный перевод с английского: Виктор Беседин (UA9LAQ) ua9laq@mail.ru
г. Тюмень март, 2004 г



Глас народа
11.10.2005 22:42 Очередной раз возвращаюсь к это статье, выполню (скорее всего без...  --  rw0lal/3
18.06.2005 18:02 Станислав, UT5USQ - а у пролетариев это что обозначает?...  --  Yuri VE3DZ
10.02.2005 14:22 Хорошая работа. Вполне професионально. Спасибо....  --  Ur3LMX, ВИТАЛИЙ...
16.12.2004 06:55 Виктор, огромнейшее спасибо за перевод!...  --  Vit/rx0at
09.12.2004 13:55 Нормальная антенна. Компактная, лёгкая конструкция. Читайте "спай...  --  Александр, RZ6F...
08.07.2004 11:53 Станислав UT5USQ , Вы напоминаете мне одного из моих начальников...  --  Николай , UR0GT...
04.07.2004 19:11 Может быть ягу сначало настроить надо было?:-)...  --  Павел RA1OZ...
05.06.2004 22:01 Для RZ1OM : Сергей, это Вы зря.... видел ягу - вполне подходит пр...  --  Димтрий RV4CD...
04.06.2004 17:18 to Stan ut5usq Ага... веревки куда лучше, чем YAGI... :) Бред....  --  RZ1OM Сергей...
07.05.2004 16:34 Еще раз : труба (диполь Надененко) - она и в Африке труба. Было б...  --  Stan ut5usq...

Возврат