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无线电电子与电气工程百科全书 收发器 KB 天线。 无线电电子电气工程百科全书
关于天线安装高度 在为业余无线电台选择收发天线设计时，短波运营商必须考虑多种因素，针对许多技术问题寻找折衷的解决方案。 其中之一是天线安装的高度。 无线电业余爱好者在这个领域的可能性（无论他住在哪里——城市还是乡村）是非常非常有限的。 这里有最优解吗？ DJ2NN[1]所做的实验在某种程度上为这个问题提供了答案。 应该强调的是，在短波下测量天线效率对其安装高度的依赖性并不容易。 当然，最令人感兴趣的是长路径（即 DX 链路）的这些数据，这意味着测量结果会受到电离层中无线电波传播（尤其是快速传播波动）的显着影响。 此外，在一般情况下，对于具有不同长度和方位角方向的路径，这些相关性可能具有不同的特征。 只有通过多次重复测量、一组统计数据才能提高结果的可靠性。
DJ2NN 在业余频段 14、21 和 28 MHz 上以接收 DX 站信号的模式（路线长度至少为 5000 公里）测量了天线效率对其安装高度的依赖性。 此外，通过位于“近”区的站的信号测量了类似的依赖性，其中连接是由于表面波而产生的。 在这些实验中，DJ2NN 使用“波道”天线，其安装高度可以在 2,5 ... 25 m 内快速变化。他采取了特殊措施，消除了低安装高度下天线失谐造成的测量误差（由于“地球”的影响）。 14 和 28 MHz 频段的这些实验结果如图 1 和 1 所示。 21a和1b。 1 MHz 频段的类似依赖性的一般过程非常接近图 2 中所示的数据。 XNUMX、a. 标有数字XNUMX的曲线指的是基于DX站信号的测量，标有数字XNUMX的曲线指的是位于“附近”区域的站的测量。通过分析这些曲线，我们可以得出几个结论。 首先，在进行 DX 通信时，测量短波天线的参数并通过“近”区的场强计算出其辐射方向图并不总能提供有关其有效性的客观信息。 换句话说，在建立定向KB天线时，“近”区的测量是必要的，但有时还不够。 其次，在2,5 ... 15 m的高度范围内，这种天线在14和21 MHz频段上的效率变化很大。 可能会出现一种情况，即更简单、更轻的两元件天线，升高到 10 ... 12 m 的高度，比三元件天线更有效，而三元件天线是无线电爱好者无法升高到 5 ... 7 m 以上的高度。 XNUMX m（由于质量更大、旋转装置更笨重等）。
第三，将天线安装高度增加到 17 m 以上是不合理的。 效率增益是微不足道的，与天线的安装和操作相关的制造成本和技术复杂性成倍增加。
全向天线 大多数短波被迫将自己限制在只安装一根天线，当然，他们正在努力做到多频段和全向。 存在许多这样的天线设计，其中或多或少地满足了这些要求。 其中一种天线 - “G5RV”（根据提出它的业余无线电爱好者的呼号 [2] - 设计用于在业余频段 3,5 ... 28 MHz 上运行。 天线和两线匹配线的尺寸如图3所示。 75.a，天线由特性阻抗为10欧姆的同轴电缆供电。 天线距地面或屋顶的建议安装高度为32 m左右，如果天线安装跨度小于3 m，则天线腹板端部可留最长26 m长悬挂（即，在这种情况下，安装天线的跨度约为 5 m 是合适的）。 “G120RV”天线原则上允许仅使用一根“倒V”形式的桅杆进行安装，但为了不明显降低其性能，顶角必须至少为XNUMX°。
自制的两线匹配线由两根导线组成，两根导线之间的距离由由良好的、不吸湿的电介质（有机玻璃、textolite等）制成的恒定绝缘体（图3，b）保持，经过适当的处理后浸渍，也可以使用木材或胶合板。 线路的导线放置在绝缘体端部的 V 形切口中，并用穿过绝缘体孔的小导线（图 3. 0）固定。 匹配线必须垂直于天线网延伸至少 6 m。 为了使 G5RV 天线在所有频段上有效运行，其馈线必须通过匹配设备连接到发射机。 由于馈线中的天线几乎总是具有一定程度的驻波，因此使用平衡设备 (BALUN) 从匹配线到同轴电缆是没有意义的。 然而，为了减少电缆外层编织层的辐射（特别是这可能对电视造成干扰），建议[3]在馈线的上部制作高频扼流圈（图3）。 d). 匝数为8..10，缠绕直径约180mm，匝数用胶带固定在三处。
基于“G5RV”[4]的多频段KB天线的另一个版本如图4所示。 1.a. 在约12m高的中央桅杆30上，彼此成约5°的角度，悬挂有两个“G4RV”天线片。 这些帆布的端部通过绝缘体3连接到四个约6m高的辅助桅杆5上。在中心，帆布的天线成对地连接到公共两线线路4上（见图5.b），与通常的“G6RV”相同，在绝缘体1上制造空气。为了将布的端部紧固在桅杆2上，中央绝缘体XNUMX起作用。应当注意，给定的尺寸并不重要。 它们可以在相当宽的范围内变化，重点关注无线电业余爱好者的能力以及他可以安装天线的位置。 在业余文献中，经常有对多频段水平天线的描述，这些天线是针对单独的 KB 频段并联连接的辐射器（例如半波偶极子）。 该原理也可用于创建垂直极化天线。 这种三频段KB天线的设计[5]如图5所示。 3.在14MHz范围内用作辐射器的金属柱2安装在支撑绝缘体350上。在其上部，距支撑绝缘体约9cm处，固定有电介质隔离物4。 21 和 28 MHz 频段的导线发射器 5 连接到桅杆底座（并与其电气连接）。 发射器的张力由尼龙延长线 6 提供，尼龙延长线 8 通过绝缘体 50 连接到发射器。天线由特性阻抗为 3 欧姆的同轴电缆 7 供电，其中心芯连接到桅杆 4，以及配重系统的编织物5。所有发射器的长度与相应范围的值*/XNUMX不同，这是由于发射器的相互影响。 如图所示。 XNUMX、散热器的尺寸是根据工作范围内的最小SWR值通过实验选择的。
图 160 显示了宽带天线 [b] 的一种变体，可在所有 KB 频段（包括 6 m）上运行。 22,6. 天线为XNUMX m长的线发射器，距其末端三分之一的距离连接LR电路，扩展了工作频段。
该电路（图6，b）由电阻为370欧姆的电阻R（6个电阻为2,2 kOhm、最大耗散功率为1 W的电阻）和线圈L（55匝1毫米导线）组成。直径，普通连续缠绕在直径约50毫米的框架上）。 天线通过匹配变压器连接到馈线（阻抗50欧姆）（图6，c）。 它是在直径约为50毫米的铁氧体环上制成的，初始磁导率约为20。每个绕组有24匝直径为1毫米的导线。 天线从次级绕组的第18匝开始连接到抽头。 连接点是在设置天线时通过实验选择的。 首先，通过选择线圈 L 的电感以及天线与匹配变压器的连接点来调谐天线。 标准是业余频段内的最小 SWR。 尽管文章指出天线甚至可以在 160 m 频段上工作，但实际上，显然只有在 7 MHz 及更高的频率下才能获得令人满意的特性。 “地球”的影响 上述天线以及许多其他“线”和鞭状天线，需要良好的“电子接地”才能正常（有效）运行。 在城市（不仅是城市）条件下，通常通过连接等效的配重来提供。 需要多少个配重、多长时间才能创造出一个良好的“无线电技术地球”？ 测量显示[7]，它们的数量应超过 20 ... 30。使用多个天平（业余无线电实践中的一个非常典型的情况），损耗电阻约为 30 欧姆。 这意味着大约 50% 的发射机功率丢失。 换句话说，值得考虑的是：哪个更容易 - 与国家电信监察局发生冲突，将发射机功率提高到超出允许的限制，或者在天线上添加几十个平衡并获得与无线电台相同的效率所有的。
四分之一波长引脚的输入阻抗（理论值 37 欧姆）对各种条件下四分之一波长天平数量的典型依赖性（1 - 干燥土壤，2 - 潮湿，3 - 理论值）如图 7 所示。 1. 考虑到这些依赖性，当由 75 欧姆同轴电缆供电时，具有三个平衡器的 GP 提供约 2 的 SWR（理论 SWR 值约 XNUMX）也就不足为奇了。 一些垂直天线在宽频带中的运行变得清晰和高效 - “地面”中的损耗显着扩大了它。 KB 天线的陷波电路 具有陷波电路的天线（“W3DZZ”等）广泛用于业余无线电实践中。 它们具有相当可接受的特性，但从建设性的角度来看，它们并不是很方便。 特别的困难（在制造或购买中）是由 LC 抑制器电路中包含的电容器引起的。 它必须具有明确的额定值和非常高的电气参数，可以在暴露于潮湿气氛的条件下工作。 “W3DZZ”型天线的陷波电路可以由一根同轴电缆制成，其编织层将形成必要的电感，而“中心芯编织层”将产生必要的电容| 8]。
这种抑制电路的设计如图 8 所示。 1.将同轴电缆2缠绕在绝缘框架3上。将电缆5的端部穿入框架的孔中并如图所示进行焊接(4)。 支架6用于连接天线片XNUMX。 对于带有抑制电路的简单天线，线圈参数的选择是相当任意的（只需提供所需的抑制频率）。 在天线“W3DZZ”中。 此外，线圈L的电感和电容器C的电容必须有明确的比率——否则就不可能实现天线的多范围特性。 定向天线 旋转定向 KB 天线是所有短波爱好者的梦想。 然而，许多无线电爱好者无力制作全尺寸天线（“波道”、“双方天线”等），原因之一是住宅楼屋顶上短波可以接收的区域非常有限。用于安装天线（尤其是塔）。 这就是为什么业余无线电杂志经常描述小型单频段或多频段 KB 天线的各种选项。
天线，其示意图如图所示。 9、被称为“DOUBLE-D”（“双三角洲”）[9]。 它体积小、重量轻，很可能是想要通过安装旋转定向天线来提高业余无线电效率的短波爱好者的第一个设计。 在桅杆1上距其顶部距离D处，有四个由竹或木制成的、浸有防潮化合物的垫片2。 有源元件5和反射器3的腹板通过延伸部4附接到这些间隔件的端部。两个腹板均由铜线或天线绳制成，并且延伸体由尼龙绳制成。 有源元件和反射器的配置类似于拉丁字母 D，因此天线的名称。 天线通过波阻抗为6欧姆的同轴电缆50馈电。 使用以下公式计算天线线元件的长度（以米为单位）（f 是工作频率，以 MHz 为单位）： A = B = 85,1/f C = 60,2/f D=17,8/f E = 34/f 频率值f选择在相应的业余范围的中间，或者在其对短波最感兴趣的部分的中间（例如，在电报部分的中间）。 根据数据[9]，“DOUBLE-D”天线在方向性和背向辐射比方面实际上并不逊色于二元“波道”天线。 然而，它的带宽较低，如图 10 所示。 图 28 显示了“DOUBLE-D”天线（曲线 1）和全尺寸“波通道”（曲线 2）的 SWR 与频率（XNUMX MHz 频段）的关系。
该天线通过选择有源元件和反射器的长度来调谐。 在谐振频率下，其输入阻抗为纯有源阻抗，约为 40 欧姆。 利用这种构建天线的原理，可以制造多频段设计。 在这种情况下，需要用单独的同轴电缆为每个有源元件供电。 双频天线（14 和 21 MHz）的实验表明，将同一设计中的元件设置为第二范围不会改变天线方向图。 当两个有源元件都通电时，即使通过一根同轴电缆，两个业余频段内的 SWR 也不会超过 2。 已经提出了一种紧凑的三频（14、21 和 28 MHz）“双方形”（图 11）。 9H1GL [10]。 就尺寸而言，它不超过21和28 MHz的双频段“双方形”。 该天线本质上由两个全尺寸的“双正方形”组成，分别用于 21 和 28 MHz 频段，第三个频段 14 MHz 是通过将负载电容连接到 21 MHz 频段元件而获得的。
在桅杆1上，固定有短支承梁2，“刺猬”支架3又附接到该短支承梁6上。 使用“轴承横梁”-“刺猬”的组合（每个都单独广泛用于“双方块”）使得能够获得拉线1的非常高的附着点。天线与桅杆5一起旋转（带有变速箱的电机安装在其底座上），因此拉杆连接到中间轴承 5,5。桅杆的高度约为 0,8 m，轴承安装在托架连接点下方 1 ... 30 m 处光束。 在这种情况下，桅杆和拉杆之间的最大允许角度为 2.7°，拉杆与屋顶的连接点距桅杆底部约 XNUMX m。 “刺猬”元件3（它们由角钢制成）的构造如图11.c所示。 竹垫片4用U形螺栓或夹子紧固到这些元件的弯曲部分。 间隔件的长度约为2,4 m。21 MHz频段框架每边的长度为3,6 m，28 MHz频段框架每边的长度为2,75 m。 确保天线在 14 MHz 频段运行的负载电容元件位于 21 MHz 频段框架内部（比这些框架稍微靠近桅杆）。 它们由四个陷波电路“关闭”——每帧两个。 陷波电路的谐振频率（连接到天线之前）为-20,2 MHz。 从结构上讲，它们由同轴电缆制成，其方式与评论前一节中描述的相同。 电路在框架和电容负载之间的连接点如图 11 所示。 十一。 在频段 28 和 21 MHz 上调谐天线元件的方法与标准没有不同。 在 14 MHz 频段，通过选择元件长度（电容负载）来调谐天线。 如果改变这些元件的长度会显着影响 21 MHz 频段上的天线参数，则这表明陷波电路未准确调谐（即，在 21 MHz 频段上运行时，它们不会完全“关闭”容性负载）。 MHz 频段）。 当使用 50 欧姆同轴电缆向天线供电时，所有三个频段的 SWR 均不超过 2。 文学
作者：B.Stepanov (RU3AX)； 出版物：cxem.net
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