Как то, при создании резервной антенны для однокиловаттного радиовещательного передатчика диапазона FM, я столкнулся с явлением недостаточной широкополосности простого GP. Конечно, явление это всем знакомое, но как быть мне, если я не хочу изготавливать «толстый» вибратор, а диапазон (хотя бы большую часть) нужно перекрыть с приемлимым КСВ?
Выход нашёлся следующий: известно, что антенна, питаемая током, имеет на резонансной частоте чисто активное сопротивление, при уменьшении рабочей частоты появляется реактивная составляющая (ёмкостная), при увеличении частоты – индуктивная. Мне пришло в голову, что обычный параллельный контур ведёт себя иначе при изменении частоты; при уменьшении её, он ведёт себя как индуктивность, а при увеличении, как ёмкость. Не стоит ли подключить к точкам питания антенны параллельный контур на среднюю частоту диапазона, чтобы он компенсировал реактивности антенны? Эйфория сменилась раздумьями, какие должны быть параметры контура? Ясно, что он должен быть резонансным, но какие индуктивность и ёмкость? На горизонте замаячили сложные расчёты. В тот раз (с FM антенной) мне просто повезло, за несколько часов я подобрал индуктивность (кусок толстой проволоки) и ёмкость (гирлянда К15…). Желаемый результат, хоть и с некоторой натяжкой был достигнут.
Впоследствии оказалось, что подобный расчёт в ммане (когда она попала мне в руки) просто элементарен. Только исходить нужно не из средней частоты диапазона, а ближе к верхней. Когда я много позже моделировал такую антенну на компьютере, оказалось, что лучшие результаты могли бы получиться, если увеличить высоту вибратора, до получения входного сопротивления 200 ом, с последующей трансформацией его в сопротивление фидера. При этом, получившаяся антенна способна перекрыть большую часть вещательного диапазона с хорошим КСВ.
В зависимости от относительного диаметра вибраторов можно получить перекрытие по частоте более 10%, при приемлимом КСВ.
Придумал этот вариант не я, впервые о таком способе я прочитал в старом QST, потом он публиковался в ARRL Antenna-handbook.
Покажу методику подобного расчёта на СВ-шной антенне, единственной, кроме FM, которую, я не только проектировал, но и собрал для проверки параметров. Я смоделировал в ммане GP с входным сопротивлением 200 ом на частоте 27500 кгц. Его высота получилась около 5500 мм, плюс четыре коротеньких противовеса. Проверил полосу получившейся антенны. Далее, параллельно к точкам питания «подсоединил» контур на ту же частоту. Полоса несколько увеличилась. Далее, стал пробовать оптимизацию «нагрузки», на более низких частотах, естественно, при этом резонансная частота контура сохранялась. В результате, оказалось, что характеристика КСВ такой «компенсированной антенны» имеет два характерных провала (до КСВ=1), один на частоте 27500 кгц, а другой на 25750 кгц, между этими частотами на 26600 наблюдается рост КСВ до 1,2. Общая полоса по КСВ составляет (у этого варианта) около 3,5мгц по КСВ=1,5 и 5,9мгц по КСВ=2. Попытка ещё более увеличить полосу пропускания, приводит к увеличению значения КСВ в середине полосы, напротив, при уменьшении полосы пропускания, характеристика КСВ лишается среднего горба, и становится практически плоской.
Экспериментальная проверка модели антенны показала, что полоса её ещё шире, чем по ммане, а средний горб не столь выражен. (Естественно, длина моего кабеля 35 метров, обратная волна несколько затухает). КСВ измерялся внутренним КСВ-метром трансивера FT-900 и несколькими внешними КСВ-метрами, как самодельным, так и промышленными. Также использовался ИЧХ Х1-48, с самодельной приставкой - мостовым КСВ-метром.
Для согласования 50/200 ом использовались несколько вариантов трансформаторов на трёх, сложенных вместе кольцах ВЧ-50 диаметром 32 мм, паразитная индуктивность компенсировалась опытным путём, использовался Х1-48.
Величина добротности компенсирующего контура играет важную роль, если она недостаточна, то характеристика КСВ становится несимметричной и КСВ в полосе увеличивается. Величины допустимой реактивной мощности деталей компенсирующего контура должны быть не меньше, чем у контура выходного каскада передатчика.
Подобный способ расширения полосы антенны применим и к иным конструкциям, моделировка даёт обнадёживающие результаты, но практически я их не изготавливал.
Хотелось бы узнать, применял ли кто-нибудь нечто подобное в своём «антенном творчестве»
73!
Сообщение от SIR
