ПРАКТИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ АНТЕНН DJ9BV НА ДИАПАЗОН 144 МГц
Олег Архипов (RW3TJ), г. Нижний Новгород
Цель публикуемой ниже статьи - краткий анализ современного состояния антенно-фидерной техники и описание практической конструкции простой, эффективной и технологичной антенны, разработанной известным немецким ультракоротковолновиком Понтером Хохом (DL6WU), которую модифицировал и довел до высокой технологичности Райнер Бертельмейер (DJ9BV), являющийся на протяжении многих лет "законодателем" европейских новинок в части УКВ техники [1,2].
Среди многообразия УКВ антенн, применяемых для любительской радиосвязи [3, 4], особое место занимают "волновые каналы" с удлиненной траверсой (бумом), как наиболее простые в изготовлении, некритичные к настройке, позволяющие получить большой коэффициент усиления и приличную диаграмму направленности. Кроме того, из них можно создать сложную высокоэффективную антенно-фидерную систему для проведения радиосвязей через Луну.
В табл. 1 приведены основные характеристики наиболее распространенных "волновых каналов" на двухметровый диапазон. Как видно из нее, существует тенденция улучшения параметров антенны с увеличением длины траверсы. Существенное различие в отношении F/B (вперед/назад") вызвано применением в ряде случаев сложных рефлекторов..
Таблица 1
|
Антенна |
Длина бума, м, (часть длины волны) |
Усиление, дБ |
Диаграмма направленности, радиус, в плоскости |
Отношение F/B, дБ |
Автор разработки |
|
|
E |
H |
|||||
|
DJ9-2-1,8 |
3,75 (1,8l) |
11,2 |
39 |
44 |
20,2 |
DL6WU |
|
TONNA-13 |
4,42 (2,13l) |
11,35 |
36,3 |
40 |
17,5 |
F9FT |
|
DJ9-2-2.1 |
4,44(2,1l) |
11,8 |
36,8 |
40,5 |
24,2 |
DL6WU |
|
YU0U |
2х3,63 (3,5l) |
11,95 |
37 |
33,5 |
33 |
YU0B |
|
TONNA-16 |
6.34 (3,1l) |
12,65 |
34 |
37 |
21 |
F9FT |
|
TONNA-17 |
6,545 (3,2l) |
12,9 |
33 |
35,7 |
30 |
F9FT |
|
DJ9-2-3.2 |
6,69 (3,2l) |
13,25 |
31,2 |
33,5 |
20 |
DL6WU |
|
TONNA-17 |
6,545 (3,2l) |
12,9 |
33 |
35,7 |
30 |
F9FT |
|
DJ9-2-3,6 |
7,5 (3,6l) |
13,6 |
30 |
31,75 |
20,8 |
DL6WU |
|
DJ9-2-4,0 |
8,34 (4,0l) |
14 |
29 |
30,5 |
24,3 |
DL6WU |
|
LBX-16 |
8,509(4,1l) |
14,05 |
28 |
29,5 |
22,6 |
DL6WU |
|
DJ9-2-4.4 |
9,18(4,4l) |
14,3 |
28 |
29,5 |
21 |
DL6WU |
|
LBX-17 |
9,35 (4,5l) |
14,4 |
27 |
28,5 |
20 |
DL6WU |
|
DJ9-2-4.8 |
10,02 (4.8l) |
14,6 |
27,5 |
28,8 |
22 |
DL6WU |
Все "волновые каналы" на УКВ диапазоны по способу расположению элементов на траверсе условно можно разделить на три вида: они могут быть электрически соединены с металлическим бумом, изолированы от него или располагаться на неметаллическом буме. Каждый из видов имеют свой "бум-эффект" - степень влияния диаметра бума на электрическую длину проходящего через него элемента. Требуемая геометрическая длина элемента зависит не только от диаметра бума, но и от диаметра самого элемента. После публикации К.Фехтелом описания антенн "TONNA" (F9FT) в журнале "Радио" [5] многие ультракоротковолновики бывшего СССР повторяли эти конструкции, на длительное время ставшие своеобразным стандартом УКВ антенн. Наряду с простотой изготовления данные конструкции имеют ряд существенных принципиальных недостатков. Во-первых, отсутствие согласования и симметрирования ставит под сомнение возможность получения "чистой" диаграммы направленнности. Во-вторых, элементы, расположенные на буме, электрически соединены с последним. Любое механическое соединение не гарантирует долговременного надежного электрического контакта неоднородных металлов (даже алюминий - дюралюминий). Отсутствие контакта элемент-бум или его нестабильный характер ведет к изменению параметров антенны (увеличение КСВ. искажение диаграммы, шумы). В-третьих, если под руками отсутствуют материалы на бум и элементы полностью соответствующие описанию, то применение случайных материалов не позволяет получить ожидаемые результаты.
Предлагаемая конструкция антенны DJ9BV свободна от этих недостатков. В табл. 2 приведены основные геометрические размеры данной антенны, в ней R обозначает рефлектор, DE -вибратор, D -директор.
Таблица 2
|
Элемент |
Длина, мм |
Расстояние между |
Расстояние от нулевой |
Примечание |
|
R1..R2 |
1083 |
- |
0 |
Двойной для 4,8l |
|
R1..R2 |
1053 |
- |
0 |
Двойной для 1,8l, 3,2l |
|
R |
1030 |
- |
0 |
Для 2,1l, 3,6l, 4l, 4,4l |
|
DE |
990 |
360 |
360 |
Вибратор диам. 8 мм |
|
D1 |
950 |
165 |
525 |
|
|
D2 |
940 |
375 |
900 |
|
|
D3 |
930 |
450 |
1350 |
|
|
D4 |
920 |
525 |
1875 |
|
|
D5 |
915 |
585 |
2460 |
|
|
D6 |
910 |
630 |
3090 |
|
|
D7 |
905 |
660 |
3750 |
DJ9-2.1.8 |
|
D8 |
900 |
690 |
4440 |
DJ9-2-2.1 |
|
D9 |
895 |
720 |
5160 |
|
|
D10 |
890 |
750 |
5910 |
|
|
D11 |
885 |
780 |
6690 |
DJ9-2-3.2 |
|
D12 |
880 |
810 |
7500 |
DJ9-2.3.6 |
|
D13 |
875 |
840 |
8340 |
DJ9-2.4.0 |
|
D14 |
870 |
840 |
9180 |
DJ9-2-4.4 |
|
D15 |
855 |
840 |
10020 |
DJ9-2-4.8 |
Антенны длиной 2,2l, 3,6l, 4,0l, 4,4l имеют одиночный рефлектор, длиной 1,8l, 3,2l, 4,8l - двойной рефлектор, повышающий соотношение излучения вперед/назад. Бум изготовлен из дюралевого профиля квадратного сечения размерами 20х20х2 мм. Элементы выполняют из 4-миллиметрового дюралевого прутка. Вибратор сделан из алюминиевой трубки внешним диаметром 8 мм и толщиной стенки 1 мм. Конструкция активного вибратора показана на рис. 1. Средняя точка вибратора может быть электрически соединена с бумом.
Puc.1
Согласующее U-колено изготавливают из отрезка длиной 680 мм коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом. Особое внимание следует обратить на надежность гидроизоляции узла соединения вибратора с U-коленом и фидером.
Конструкция вибратора, имеющего сопротивление 300 Ом, описана в [6].
Размещение рефлекторов показано на рис.2.
Puc.2
При диаметре бума более 20 мм длина всех пассивных элементов должна быть увеличена на 1 мм при диаметре 25 мм, на 3 мм - при 30 мм, на 6 мм - при 40 мм. С учетом поправок для длины каждого элемента бум может быть изготовлен из труб различного диаметра. Применение телескопического бума повышает механическую прочность конструкции. Если диаметр пассивных элементов 5 мм, длины всех элементов должны быть уменьшены на 4 мм. Пассивные элементы должны быть надежно изолированы от несущей траверсы.
Варианты размещения элементов показаны на рис.3.
Puc.3
На рис.3,а дан вариант DJ9BV, на рис. 3,б - RW3TJ. В первом случае использованы стандартные нейлоновые втулки с отверстием диаметром 4 мм. Во втором применяются 5-миллиметровые элементы и отрезки трубок из стабилизированного полиэтилена (оболочка кооксиального кабеля РК75-4-12).
Электрические параметры различных вариантов антенн на частоте 144,5 МГц при КСВ не хуже 1,2 приведены и табл. 3.
Таблица 3
|
Тип антенны |
Усиление, дБ |
Отношение F/В, дБ |
Диаграмма направленности, градус |
Расстояние, м, в плоскости |
||
|
E |
H |
Е |
Н |
|||
|
DJ9-2-1,8 |
11,2 |
20,2 |
39 |
44 |
3,10 |
2,77 |
|
DJ9-2-2,1 |
11,8 |
24,2 |
36,8 |
40,5 |
3,29 |
3 |
|
DJ9-2-3,2 |
13,25 |
20 |
31,2 |
33,5 |
3,86 |
3,6 |
|
DJ9-2-3,6 |
13,6 |
20,8 |
30 |
31,75 |
4 |
3,79 |
|
DJ9-2 4,0 |
14 |
24,3 |
29 |
30,5 |
4,14 |
3,94 |
|
DJ9-2-4,4 |
14,3 |
21 |
28 |
29,5 |
4,29 |
4,07 |
|
DJ9-2-4,8 |
14,6 |
22 |
27,5 |
28,8 |
4,36 |
4,17 |
В графах "Расстояние Е" и "Расстояние Н" указаны оптимальные расстояния между антеннами в вертикальной и горизонтальной плоскостях при изготовлении антенных решеток. Размеры можно изменять в пределах от 80 до 105% от указанных в таблице. Уменьшение размеров позволяет улучшить диаграмму направленности, а увеличение - повысить коэффициент усиления. Четверка антенн DJ9-2-4,0 дает прирост усиления в +5,9 дБ по отношению к одиночной, суммарный коэффициент усиления такой антенны составляет 20 дБ.
Автором статьи изготовлены и опробованы четыре конструкции антенн DJ9BV. Антенны DJ9-2-3.6 длительное время эксплуатируются на радиостанции UZ3TXB, использовались в экспедициях UW3TJ/A и RU1R. Антенна DJ9-2-4,4 показала прекрасные результаты в экспедиции UA1C, позволив команде УКВ Комитета СРР показать лучший результат в контесте "ВСС-93".
Автор выражает глубокую благодарность DJ9BV за любезное разрешение воспользоваться результатами его работ [2] и выражает уверенность в том, чно данная публикация позволит ультракоротковолновикам изготовить высокоэффективные антенны и антенные системы.
Литература:
1.Gunter Hoch (DL6WU). Extrem lange Yagi-Anicnnen. - UKW-BERtCHTE. 1992, N 1.
2. Rainer BcrlelmeBter (DJ9BV). Yagi-Antennas for 144 MHz.-DUBUS. 1990. N 1.
3. Spindler. ANTENNEN. - VEB VERLAG TECHNIK BERLIN, 1981.
4. Беньковский З., Липинский Э. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн. - М-: Радио и связь. 1983.
5. Фехтел К. (UB5WN). Высокоэффективные УКВ антенны. - Радио, 1983, N 3.
6. Харченко В. (RB4EXN). Вибратор DJ9UV-1-ONG-YAG1. Радиолюбитель. 1991, N 6.
КВ-журнал N 2, 1994 г., с.32-34.