Основные типы штыревых антенн

1. Штырь согласованный, электрическая длина равна четверти  длины волны;

2. Штырь с  электрической длиной больше  требуемой, эту длину "убирают" с помощью емкости;

3. Штырь длиной  меньше четверти длины волны. Недостающую длину ''добавляют" катушкой  индуктивности.

Необходимо помнить, что конденсатор и катушка должны иметь максимально возможную добротность, а также желательно, чтобы ТКЕ и ТКИ были как можно лучше. Обычно емкость укорачивающего конденсатора может быть в пределах 100 пф на 28 — 18 МГц, параметры удлиняющей катушки — единицы мкГн до 21 МГц, десятки — до 3,5 МГц.

В заключение следует отметить, что подобная практика согласования применима к штырям длиной, кратной четверти длины волны.

 Типы штыревых антенн

Несимметричный вибратор с экраном конечных размеров (рис.3). Эту антенну и'применяют в основном радиолюбители. В качестве экрана обычно применяют противовесы длиной не менее четверти длины волны.

Несимметричный петлевой вибратор (рис.6). Его д.н. совпадает с д.н. классического штыря. Однако он обладает преимуществом, выражающемся в том, что один его конец заземлен. Подбором толщины dl и d2 можно изменять его входное сопротивление в больших пределах. При d1=d2 сопротивление вибратора будет равно 146 Ом.

 
Рис.6

Сопротивление несимметричного вибратора, имеющего разные толщины, рассчитывается по формуле /1 /: Ra=(1+n2).36n, где n=ln(d/d1)/ln(d/d2).

Широкодиапазонные вибраторы, изготавливаются из толстых труб, штырей, пластин. Могут быть как коническими, так и ромбическими, цилиндрическими, сплошными и решетчатыми (рис.7). Перекрытие диапазона рабочих частот зависит от отношения I/O. Чем оно меньше, тем широкополосиее вибратор. Всем хорошо известная антенна UW4HW является широкополосным несимметричным вибратором, а вертикальный излучатель UA1DZ — широкополосным симметричным вибратором

.

 
Рис.7

Конические антенны — частный случай широкополосных вибраторов (рис.8).

 
Рис.8

Поле излучения создается токами, обтекающими конус, а диск играет роль экрана и почти не излучает. При угле раскрыва 600 достигается наибольший коэффициент перекрытия диапазона, равный пяти, при КБВ > 0,5 в фидере с волновым сопротивлением 50 Ом. При этом максимальная длина волны равна 3,6 . Диаграмма направленности дискоконусной антенны KB и УКВ примерно такая же, как и обыкновенного штыря. На KB применяют проволочный вариант конусной антенны (рис.8б), в которой вместо конуса используется плоский проволочный веер, а вместо диска — система заземления из радиальных проводов.

Отдельно хочу обратить внимание на антенны-мачты. Особенностью таких антенн является то, что нижний их конец заземлен.

 
Рис.9

Антенна верхнего питания (рис.9) возбуждается с помощью фидера, проложенного внутри мачты. Это принципиально. Д.н. его такая же, как и у обычного штыря, но потери при излучении и приеме больше, так как радиоволна отражается от земли при излучении.

Антенна среднего питания (рис.10) представляет собой мачту из двух частей, возбуждаемую последовательно в точках 1 и 2 напряжением, которое подается с помощью фидера, проложенного внутри нижней части. Сопротивление антенны в точках питания Ra=Rb/cos2kll, где к — коэффициент укорочения, Rb — сопротивление "чистого" вибратора в точке 3. Подбирая соотношение между 11 и 12, можно согласовать антенну с фидером питания. Принципиальное значение имеет то, что фидер должен проходить внутри нижней части антенны. Недостаток — трудности с изолятором для верхней ее части.

 
Рис.10-11

Антенна шунтового питания (рис.11) возбуждается параллельно при помощи шунта, подсоединяемого к мачте на некоторой высоте 11. Обычно входные реактивные сопротивления нижней и верхней частей антенны имеют индуктивный и соответственно емкостной характер, и по входному сопротивлению в точке 1 антенна эквивалентна параллельному контуру. Подбором величины 11 обеспечивается наилучшее согласование с фидером питания. Распределение токов таково, что частично ослабляет излучение антенны, поэтому шунт следует делать минимальных размеров. Классическая реализация шунтового питания — гамма-согласование.

Часто, особенно при построении антенн для низкочастотных диапазонов, нет возможности расположить вибратор вертикально относительно земли. При расположении штыря наклонно относительно земли диаграмма направленности, конечно, исказится.

Следует располагать по возможности больше противовесов под той частью антенны, которая наклонена. Надо, также по возможности, поднимать противовесы так, чтобы они образовывали с антенной угол не более 135°. Следует помнить, что такая антенна более тяжела в согласовании из-за наличия значительной реактивной составляющей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы 
1. Н.Т.Бова, Г.Б.Резинков. Антенны и устройства СВЧ; Киев, Высшая школа, 1982. 
2. Н.Н.Федоров. Основы электродинамики; М., Высшая школа, 1980. 
3. З.Беньковский, Э.Липинский. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн; М.,Радио и связь, 1983. 
4. Г.З.Айзенберг. Коротковолновые антенны; М., Радио и связь 1985. 
5. Г.Б.Белоцерковский. Основы радиотехники и антенн; М., Радио и связь, 1983.