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无线电电子与电气工程百科全书 垂直定向天线的另一种选择。 无线电电子电气工程百科全书
在作者之前的一篇文章中 （V. Polyakov。垂直定向天线。“KB 杂志”，5 年第 1998 期，第 27-31 页） 详细描述了由两个有源垂直振子组成的二元定向天线。 在对其进行实验的过程中，发明了另一种为垂直振动器供电的方法，而无需使用四分之一波长的两线制。 也许这在某种程度上是对旧的和众所周知的回归，但是，天线工作正常，易于调谐，显示出良好的效果并在实践中使用。 我们提供这种结构供读者判断。 根据意识形态，该天线仍然是一个 ZL 波束，具有两个紧密间隔的垂直半波振子，几乎反相馈电（振子中电流的相移约为 215°）。 这些变化与振动器的供电方式有关。 让我们转向图。 图 1 显示了一个连续的半波振子及其中电流 I 和电压 U 的分布。
这些分布图几乎完全对应于正弦曲线的段。 在距离振动器中心有一定距离的 X 点，其电阻完全符合欧姆定律，由电压与电流的比值 R=U/I 决定。 它在振动器中间为零（因为这里的电压消失），并且当馈电点从振动器中间移动距离 X 时，它与 tg(2nX/L,) 成比例增加。 这样，顺便说一下，Windom天线由一个电阻约为600欧姆的单线馈线供电。 我们需要一个大约 25 欧姆的电阻，因此电源点从振动器中间的位移会非常小。 所提出的天线的电路，其近似尺寸以波长给出，如图 2 所示。
波阻抗为 50 欧姆的电源线连接到 YY 点，提供它们的反相激励。 这些点通过短的“厚”导体段连接到 X-X 振动器的馈电点。 这里需要“厚”导体来降低它们的感应电阻，然而，在调谐天线时会得到补偿，而且事实证明，它不会产生显着的影响。 对于供电馈线，振动器的输入阻抗是串联的，这就是为什么振动器在 X-X 点的输入阻抗应该在 25 欧姆左右。 同样成功的是，天线可以与 75 欧姆的电缆匹配，只是振动器中间到 X-X 点的距离会多一点。 如果振动器是相同的，它们会完全异相发射，天线的辐射会很差，两个相同的波瓣来回辐射模式。 对于必要的定相，前振动器比半波短一些，后振动器稍长一些（作为反射器应该是）。 考虑到具有有限厚度的振动器的“自然”缩短，给出了图 2 中振动器的电气长度。 缩短前振动器会在超前方向产生大约 16° (0.045L) 的相移，而延长后振动器会在滞后方向产生相同的相移。 振子之间的距离为0,09L，因此前振子回射的波与后振子回射的波完全异相，两波均得到补偿。 因此，没有反向辐射。 两个振子向前辐射的波之间的相位差超过60°，这些波没有得到补偿，形成定向辐射。 所描述的天线在 430 MHz 范围内建模如下：在尺寸为 7x80 mm 的镀箔玻璃纤维板上，箔在中间被切割，电缆（YY 点）被焊接在那里，编织物朝向反射器（更方便的叫后面，更长的振动器）。 振动器由直径为 1,8 毫米的铜线制成，并用弹簧支架（X-X 点）连接到玻璃纤维条上，以便振动器可以垂直移动。 通过这样的移动，或者通过移动 X-X 点，可以在工作频率下实现 SWR == 1。 通过选择振动器的长度来抑制反向辐射。 这是调谐后发生的情况：与单个半波振动器相比，天线的增益为 5 dB。 垂直和水平面的方向图如图 3 所示。
它们对于二元天线来说是非常典型的，并且没有任何特征。 半功率图的张角在水平面（方位角）为 110°，在垂直面（仰角）为 90°。 在后一种情况下，振动器本身的方向特性开始发挥作用，增加了发射器系统的方向特性。 相对于各向同性辐射体，波束增益的估计值为 6,5 dB，这与上图非常吻合。 收到这些结果后，决定建造一个便携式可折叠天线，用于在 10 m 范围内的现场操作，其示意图如图 4 所示。 天线安装在一个 6,5 m 高的伸缩桅杆上，由直径为 24 至 35 mm 的硬铝管制成。 为防止桅杆被天线的辐射场激发，其长度不应为四分之一波长的倍数。 尽管此规定尚未经过实验验证，但没有注意到指定高度的桅杆对天线的操作有明显影响。 也可以使用任何高度的电介质桅杆。 桅杆固定在垂直位置，带有来自聚酰胺钓鱼绳的拉伸痕迹。 在桅杆的上端，固定了一块厚（15 毫米）有机玻璃（绝缘体），供应管线的水平部分用螺栓固定在其上。 它们由硬铝 U 形型材制成，截面为 35x20 毫米。 型材的尺寸并不重要，只要它为安装振动器提供足够的机械刚度即可。 花瓣放置在绝缘体的型材螺栓下方，电缆焊接到绝缘体上。 为了减少电缆护套上的电流，在上面放了两个铁氧体环。 电缆与桅杆没有电接触。
振动器由两个直径 14 毫米、长 3000 毫米的硬铝管制成。 在两端，振动器都连接着一根更细、更轻的管子的顶桅杆。 通过调整振动器的长度，可以移动和固定顶桅。 在型材的末端（在点 Х-Х），振动器用软硬铝制成的卷边和型材上带有螺纹孔的螺钉固定。 当螺丝没有被夹住时，振动器可以通过一些努力垂直移动，保持下部的上桅杆。 通过伸展和缩回下部的上桅杆，天线的调谐减少到对振动器长度的选择。 在这种情况下，控制了方向图。 实际上，这在接收无线电台时很方便，该电台的信号稳定且来自地波。 旋转桅杆，观察辐射方向图。 作者在距莫斯科 60 公里的花园地块上进行试验，接收到 27 MHz MW 范围内的莫斯科“救援服务”广播电台，接收到“前”和“后”的差异为 4 ... 5 分（最高 30 分贝）。 然后将振动器缩短 4% 以调谐到 28 MHz。 收到可接受的图表后，垂直移动振动器，直到在供料器中获得良好的 SWR。 在这种情况下，振动器有点不高兴，但最好连续重复几次形成图表和匹配的操作。 这可以在天线的工作位置完成，可能通过将桅杆降低到一个膝盖，因为只需要到达两个振动器的下部顶部桅杆进行调整。 在发射器开启时，任何情况下都不应触摸上桅杆，因为在振动器的末端存在电压波腹（最大值），您可能会受到高频灼伤。 此外，即使将手放在振动器的末端，天线也会受到干扰。 调整好后，天线放低，所有固定螺丝拧紧，再升到工作位置。 图 4 所示的尺寸是在天线调谐后获得的。 为了检查结果的可重复性，又一次将天线按照给定的尺寸组装在地面上，并在没有调整的情况下升起。 前向/后向辐射比约为 25 dB，SWR 小于 2。只需在安装座中垂直移动振动器即可对 SWR 进行轻微调整。 使用这种天线，进行了一项实验，以便在 10 米波段没有传输的某一天接收来自斯堪的纳维亚灯塔的信号。 将接收器调到 28,268 MHz 并将天线指向西北后，作者耐心地听了一个半小时最纯净的以太噪音。 我必须说，实验是在一个相当“安静”的地方进行的，在 50 kHz 的 SSB 频带中，空气噪声降低到接收器的 0,08 欧姆输入，为 0,1 ... 2,4 μV。 耐心得到了来自芬兰 OH9TEN 灯塔发出的 20 瓦垂直全向天线信号的三个、一个强和两个较弱的“突发”信号的回报。 “闪光”持续了 170 到 180 秒，毫无疑问，这些是零星流星轨迹的信号反射。 随后的计算给出了XNUMX...XNUMX dB数量级的这条路径上的流星信号衰减值，即使用几十瓦的辐射功率、灵敏的接收器和最简单的定向天线（如所描述的天线）可以完全覆盖的值。 因此，流星通讯上“前十”是很有可能的！ 作者：Vladimir Polyakov (RA3AAE)，莫斯科； 出版物：N. Bolshakov，rf.atnn.ru
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