Петлевой вибратор в антенне Inverted V

Петлевой вибратор в антенне "Inverted Vee"

Антенна с круговой диаграммой направленности

KB антенна «Inverted V» («перевернутая V») достаточно хорошо известна коротковолновикам. Это простая в изготовлении и установке антенна с круговой диаграммой направленности, параметры которой в основном соответствуют параметрам полуволнового диполя. 

Так, в диапазоне 80 м с такой антенной, установленной на крыше двухэтажного дома, при мощности передатчика около 20 Вт, работая SSB, в районе полуночи, когда стихает шум на диапазоне, удается проводить связи на расстояния до 2500 км. При этом RS достигает 56.

По-видимому, первое описание на русском языке антенны «Inverted V», в двухдиапазонном исполнении (80 и 40 м) в виде комбинированной системы с общей точкой питания отдельных полуволновых вибраторов приведено в (1). С тех пор было предложено много модификаций антенн «Inverted V». Собственно антенна «Inverted V» представляет собой полуволновой диполь, расположенный в вертикальной плоскости под углом 90°, причем точка питания поднята вверх, а концы вибраторов опущены к земле, что позволяет обойтись при установке антенны одной мачтовой опорой.

В то же время, в диапазонах УКВ для телевизионного приема широко применяется полуволновой шлейфовый вибратор Пистолькорса (петлевой вибратор) — и как одиночный элемент, и в составе более сложных антенн «волновой канал». Петлевой вибратор, по сравнению с полуволновым вибратором, имеет более высокий коэффициент усиления. Иногда с этой же целью применяют двойной петлевой вибратор, состоящий из параллельно соединенных на концах трех полуволновых вибраторов. Информацию по этим антеннам можно найти в (2).

По сравнению с полуволновыми вибраторами, петлевые вибраторы более широкополосны, что особенно полезно на диапазонах 80 и 40 м, и кроме того, они позволяют непосредственно соединить среднюю точку второго вибратора с мачтой, поскольку в этой точке имеет место узел напряжения. Соединения на концах могут быть выполнены в виде подвижных короткозамыкающих перемычек, с помощью которых легко подбирается резонансная длина петлевого вибратора. Для этого достаточно перемещать короткозамыкающие перемычки. Резонансная длина у петлевого вибратора, как и у полуволнового вибратора, несколько меньше половины длины волны.

Однако у петлевых вибраторов есть один существенный недостаток. Как показано в (2), петлевой вибратор применяется для работы на одном диапазоне, т.к. параллельное соединение в точках питания петлевых вибраторов на разные диапазоны недопустимо. Это обусловлено тем, что нерабочий петлевой вибратор при таком соединении выполняет роль короткозамыкающего шунта, вследствие чего параметры антенны в требуемом диапазоне частот могут резко ухудшиться. От этого недостатка можно избавиться, применив релейную коммутацию в точке питания вибраторов.

Как известно, входное сопротивление петлевого вибратора, выполненного из двух одинаковых тонких проводников, составляет 292,4 Ом, двойного петлевого вибратора — 657,9 Ом. Изменяя диаметр проводников, а также соотношение диаметра и расстояния между проводниками, можно регулировать входное сопротивление. Для согласования петлевого и двойного петлевого вибраторов с 75-омными фидером можно применить трансформаторы типа длинной линии, выполненные на ферритовых кольцах. Для петлевого вибратора требуется трансформатор с коэффициентом трансформации 4:1, а для двойного петлевого вибратора — 9:1.

Таким образом, напрашивается вывод, что петлевой или двойной петлевой вибратор, выполненный в виде «Inverted V», будет иметь определенные преимущества по сравнению с «классическим» исполнением этой антенны в виде полуволнового вибратора. На рис.1 и 2 (выше) приведены примеры расположения полотна антенны петлевого вибратора и двойного петлевого вибратора, выполненных в виде «Inverted V», относительно мачтовой опоры.

Удивительно, что при заведомо большем усилении и широкополосности, петлевые вибраторы не получили широкого распространения на КВ. Это, по-видимому, обусловлено трудностями создания многодиапазонных антенн путем параллельного соединения в точках питания и большего расхода провода.

P.S.

Сама антенна «Inverted V» может быть выполнена различными способами. Она может быть расположена вертикально или горизонтально. В случае вертикального расположения относительно земли она может быть выполнена с опущенной вниз точкой питания и поднятыми вверх концами вибраторов.

При расположении антенны «Inverted V» в горизонтальной плоскости получается направленная антенна с максимумом излучения по биссектрисе угла.

Для антенны, выполненной из петлевых вибраторов, расположение полотна может быть аналогичным антенне, выполненной из обычных полуволновых вибраторов, т. е. обычное в вертикальной плоскости и необычное в горизонтальной.

Из антенны «Inverted V», изготовленной с помощью петлевых вибраторов, можно еще выполнить и горизонтальную направленную антенну.

Известен способ построения направленной антенны из двух антенн «Inverted V», расположенных в параллельных плоскостях, причем полотно каждой из антенн, расположено в вертикальной плоскости. Одна антенна активная, т. е. на нее подается питание, а другая пассивная. Такое исполнение, можно грубо интерпретировать, как простейший «волновой канал» из двух элементов.

Кроме этого следует иметь в виду, что в форме антенны «Inverted V» могут быть исполнены антенны не только с элементами из петлевых вибраторов или двойных петлевых вибраторов, но и с элементами из многократных петлевых вибраторов. Это связано с возрастанием входного сопротивления антенны и что наиболее ценно с расширением полосы рабочих частот. С возрастанием входного сопротивления антенны можно легко справиться с помощью трансформаторов типа длинной линии с соответствующими коэффициентами трансформации. И в результате исполнение такой антенны с петлевыми вибраторами более высокого порядка связано с повышенным расходом провода и сложностью изготовления конструкции.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ю. Жомов. Антенна для любительской радиосвязи.- Радио, 1968, №4, с. 13-14.

2. К. Ротхаммель. Антенны: Пер. с нем.- 3-е изд., доп.- М.: Энергия, 1979.-с. 15-17, 56.

3. С.Бунин, Л.Яйленко. Справочник радиолюбителя-коротковолновика.-Киев: Техника, 1984.- с. 147-152.

Евгений Солодовников