Проволочная антенна

В доступных источниках информации, таких как интернет-инструкции и специализированные руководства, представлено множество вариантов конструкций антенн, что может вызвать затруднения у неопытных пользователей, планирующих работу в КВ диапазоне. Рекомендуется начать с наиболее простого решения, а именно с использования отрезка провода.

Такая антенна может иметь любую длину, но необходимо понимать, как это влияет на её свойства. Например, от её длины зависят характеристика излучения и входное сопротивление.

Зависимость входного сопротивления от длины антенны

Её длина измеряется от точки подключения к согласующему устройству (ATU) до изолятора на противоположном конце. Эти антенны использовались практически с самого начала развития беспроводной связи в различных вариантах и под разными названиями, такими как «антенна Fuchs», длинный провод «Long Wire», «перевёрнутая Г-образная», «провода с концевым питанием (End fed wires)» или «Random Wire», и различаются они способом подключения к передатчику. Но у всех них есть одна общая черта — питание на конце антенны осуществляется от земли. Эти антенны часто используются как многодиапазонные для кратных длин волн, и их установка действительно очень проста.

Небольшое замечание не по теме: самые первые антенны (в 1865 году) были вертикальными, так называемыми вертикалами, и, конечно же, с высококачественным противовесом (заземлением). Маркони родился лишь в 1874 году.

Антенна, показанная на рисунке выше, может быть запитана несколькими способами, в зависимости от предполагаемого использования. Однако следует помнить о необходимости надёжного заземления, которое уменьшит высокочастотные помехи в радиолюбительской рубке (шэке «shack») и во всём доме.

Полуволновая антенна с питанием на конце

Это типичная однодиапазонная антенна. Её конструкция показана на предыдущем рисунке. Длина антенного провода (включая вывод к антенному модулю) равна половине длины волны или кратна ей (за вычетом коэффициента укорочения, но мы поговорим об этом в другом месте), поэтому резонансная длина антенны определяется по формуле:

l=150*(N-0,05)/fx (m, MHz, N=1,2,3,..)

В точке питания этой антенны имеется импеданс, который, как правило, предсказуем, поэтому мы используем трансформатор или согласующий элемент, например, как показано на следующем рисунке. При известных преобразованиях импеданса значения L и C могут быть фиксированными, но удобнее использовать переменные значения в случае различных значений импеданса антенны.

Таблица значений LC-цепи для различных выходных сопротивлений Rо

Входное сопротивление Ri = 50 Ом

Зависимость КСВ от длины антенны

Таблицу подготовил OE5REB

Заземление антенны

В антенной технике термин «земля» не имеет отношения к почве. Это элемент антенны, который имитирует проводящую поверхность земли. Обычно в качестве такого элемента используют лист металла, сетку, стержни, перила, кузов автомобиля или фюзеляж самолёта.

Этот элемент должен быть электропроводящим и непроницаемым для электромагнитных волн.

При использовании различных типов антенн важно помнить, что часть, которая находится в воздухе, составляет только половину антенны. Поэтому для корректной работы антенны необходимо обеспечить хорошее заземление.

Создание эффективной системы заземления — это важный этап в работе над антенной. Вложенные усилия окупятся, и вы получите качественную антенну.

Чтобы обеспечить качественное заземление, можно использовать металлический водопровод (холодную воду, но будьте внимательны, так как в последнее время всё чаще применяют пластиковые трубы).

Также можно сделать заземление самостоятельно. Для этого нужно выкопать яму глубиной 2 метра. На дно ямы положить крупный металлический предмет, например, трубу. Затем соединить его с прочным проводником (желательно медным), который в свою очередь должен быть соединён с металлической конструкцией или антенной мачтой.

Перед тем как засыпать яму, рекомендуется залить её водой. Это поможет повысить электропроводность грунта.

Коэффициент укорочения

Однако скорость и плотность электрического тока различаются, поэтому абсолютные размеры в метрах зависят от среды, в которой распространяется волна. Для описания этого явления используется коэффициент укорочения, который показывает, как длина волны в данной среде соотносится с длиной волны в вакууме.

Например, в коаксиальных кабелях коэффициент укорочения может составлять 0,8 или 0,66, в зависимости от материала диэлектрика. Если подать сигнал частотой 300 МГц в кабель с коэффициентом укорочения 0,8, то длина волны внутри кабеля будет не один метр, как в воздухе, а всего 0,8 метра.

Это знание необходимо при проектировании фазирующих и симметрирующих линий, симметрирующих устройств и различных фильтров на основе коаксиальных или других линий.

shortwavetech