Антенну "Пирамида" [1], можно преобразовать в конструкцию, предложенную в [2]. Главным достоинством антенны "Преобразованная пирамида" является ее многодиапазонность, те она позволяет проводить QSO в диапазонах 10, 15, 20, 40, 80 и 160 м. В некоторой степени недостатком "Преобразованной пирамиды" можно считать занимаемую ею большую площадь. Установку такой антенны может позволить себе не каждый радиолюбитель. Управление питанием антенны, с одной стороны, расширяет ее возможности но с другой — усложняет конструкцию. Упростить ее можно, стационарно скоммутировав вершины двух "дельт" (АС и BD в [2]) Для этого их соединяют последовательно, запитав антенну в разрыве ее самой верхней точки. Конструкция упростится, но будет утрачена возможность работы на диапазоне 160 м.
Вниманию радиолюбителей, имеющих территориально-пространственные ограничения в установке и размещении антенн, можно предложить вариант антенны "Компактизированная пирамида". Эта антенна по форме напоминает "классическую" пирамиду, но отличается от нее вдвое меньшими геометрическими размерами, что достигается за счет увеличения количества треугольников с двух до четырех (рис.1 и 2).
При общей длине периметра 84 м, стороны равнобедренных треугольников имеют размер всего лишь по 7 м. Питание антенны можно выполнить в разрыв шлейфа в одной из точек А, В, С, D или О. Практическая конструкция такой антенны была выполнена алюминиевым одножильным проводом диаметром 3,5 мм. Использовалась одна мачта высотой 12 м. Восемь проводников, исходящих от вершины пирамиды, одновременно со своей основной функцией — излучателей и приемников электромагнитной энергии — являются частью растяжек антенны. Это экономит материалы и исключает встречающиеся в практике установки антенн нежелательные нагромождения неэстетичных элементов конструкции.
Общий вид антенны 'Компактизированная пирамида' приведен на рис 2. К верхней точке (точка О) мачты крепится пластина из диэлектрического материала размерами 205x170x20 мм. Все восемь нижних углов треугольников имеют индивидуальные растяжки (на рисунке не показаны) от точек А, В С, D. Реальные антенны отличаются от моделей из-за различных факторов, в том числе, местных условий. Поэтому при со- здании антенны и ее последующей установке нужно иметь в виду следующее :
- при монтаже антенны и ряде других работ общая длина шлейфа должна быть неизменной и составлять до настройки 84 м,
- чем длиннее будут ребра треугольников и, соответственно, короче их основания, тем хуже будет работать антенна [2],
- чем больше пространственное положение треугольников реальной антенны будет отличаться от модели, тем, опять-таки, хуже,
- нужно стремиться разместить антенну так, чтобы свести к минимуму влияние окружающих предметов,
- монтаж и установку мачты и антенны могут выполнить 1-2 человека
Настройка антенны
1. От точки разрыва шлейфа (входа антенны) отмерить расстояние 2,6 м, и в этом месте установить последовательно с проводником антенны катушку (диаметр каркаса — 60 мм, диаметр провода — 3,5 мм, число витков — 4, шаг намотки—10мм). К этому плечу шлейфа подсоединить центральный проводник коаксиального кабеля, оплетку — к другому плечу.
2. Изменением длины шлейфа настроить антенну в резонанс в диапазоне 40 м.
3. Проверить настройку антенны на остальных диапазонах.
4. Измерить входное сопротивление антенны. Если оно незначительно отличается от сопротивления фидера и имеет активный характер, то добиться отличного согласования можно небольшим изменением формы треугольников, их взаимного расположения и углов плоскостей треугольников относительно вертикальной опоры. При значительной разнице сопротивлений фидера и антенны придется применить какой-нибудь метод согласования.
Настройку антенны можно выполнить, в частности, с помощью самодельного прибора для настройки КВ-антенн. Принципиальная электрическая схема прибора приведена на рис.3.
Его диапазон рабочих частот — 2,5... 31 МГц. Прибор позволяет:
- определить резонансную частоту каждого элемента антенны и антенной системы в сборе.
- измерить активную составляющую входного сопротивления антенны (максимальное сопротивление — 500 Ом),
- измерить реактивные составляющие входного сопротивления антенны,
- определить КСВ антенны (отношение волнового сопротивления фидера к входному сопротивлению антенны),
- определить коэффициент укорочения коаксиальных кабелей и линий питания антенн.
Прибор образован соединением в одну общую систему полупроводникового трехкаскадного генератора с измерительным ВЧ-мостом. Задающий генератор собран по схеме емкостной трехточки на транзисторе VT1. Каскад на транзисторе VT2 является истоковым повторителем и служит для согласования с оконечным каскадом, собранным на VT3. Диапазон частот генератора имеет пять поддиапазонов за счет сменных катушек, включаемых в цепь затвора транзистора VT1.
ВЧ-напряжение (1...3 В) снимается с трансформатора Тр1 и через переходной конденсатор С14 поступает на ВЧ-мост. В его диагональ включен микроамперметр, индицирующий баланс моста. Чувствительность микроамперметра задается переменным резистором R13. Загрубление чувствительности достигается замыканием на корпус шунтирующего резистора R14 (его сопротивление подбирается при настройке прибора). Переменный резистор R11 плеча моста снабжен шкалой. КПЕ С18 тоже имеет шкапу. Две закорачивающие перемычки АВ и CD позволяют подключать его параллельно либо к резистору R11, либо ко входу Х1.
Монтаж высокочастотной части цепи моста производится очень короткими отрезками оголенного луженого провода диаметром 1,5...2 мм. Следует уделить внимание подбору резисторов R9 и R10. Разброс их сопротивлений должен быть минимален, от этого в значительной степени зависит точность измерений.
С1 — КПЕ с воздушным диэлектриком (Смах=50 пФ), снабжен верньером; С18 — КПЕ с воздушным диэлектриком (Смах=160 пФ); С15 и С16 — подстроечные конденсаторы с воздушным диэлектриком. Трансформатор Тр1 наматывается тремя проводами (по 9 витков в каждой секции) на кольце ВЧ50 диаметром 14 мм.
Достаточный объем для размещения всех элементов схемы составляет 290x216x78 мм.
Настройка прибора проводится в следующей последовательности:
- проверить монтаж генератора.
- подбором емкостей конденсаторов СЗ и С4 обеспечить связь контура L1-C1 с транзистором VT1.
- проверить и при необходимости подкорректировать или установить режимы транзисторов.
- проконтролировать ВЧ-напряжения уровнем 1...3 В на выходе генератора.
- проверить сменные катушки L1 и при необходимости уточнить и изменить их намоточные данные.
- проверить монтаж ВЧ-моста.
Ко входу Х1 прибора подключить постоянный резистор сопротивлением 100 Ом и мощностью 2 Вт (точки А, В, С и D схемы разомкнуты). Генератором задать произвольную частоту. Резистором R11 сбалансировать мост при максимальной чувствительности индикатора (показания индикатора могут отличаться от нуля). Конденсатором С15 установить стрелку индикатора на нулевую отметку. Перемычками соединить точки схемы АВ и CD, конденсатор С18 установить в положение минимальной емкости. Конденсатором С16 опять сбалансировать мост, не изменяя сопротивление резистора R11.
На шкале конденсатора С18 отметить нулевую точку и от нее сделать градуировку через каждые 10 пФ.
Измерения
Прибор подключают к антенне непосредственно коротким отрезком коаксиального кабеля или полуволновым (для данного диапазона) повторителем. Резистор R11 нужно установить в положение, соответствующее волновому сопротивлению применяемого фидера. Емкость КПЕ С11 следует плавно изменять до того положения, при котором произойдет резкое уменьшение показаний индикатора. Резистором R11 и КПЕ С18 следует сбалансировать мост. Если баланс достигается при нулевом положении конденсатора С18, то на этой частоте антенна имеет только активное входное сопротивление, которое отсчитывается по шкале, закрепленной на резисторе R11. Если же баланс возможен при изменении емкости КПЕ С18, то на данной частоте антенна имеет реактивную составляющую, и тем большую, чем больше емкость КПЕ С18. Реактивная составляющая имеет емкостный характер при закороченных точках схемы АВ и CD, индуктивный — при закороченных АС и BD.
Следует иметь в виду, что бум, растяжки и некоторые другие предметы могут вызывать появление дополнительных резонансных частот.
При испытании коаксиального кабеля или пинии один из концов закорачивают, а другой подключают ко входу моста Х1, установив в нулевое положение шкалы, закрепленные на R11 и С18. Находят резонансную частоту, при которой мост балансируется, и полагают, что для этой частоты данная пиния или кабель имеют полуволновую электрическую длину. Частоту генератора пересчитывают в длину волны и находят таким образом искомую половину длины волны. Отношение геометрической длины пинии или кабеля к полученному значению полуволны является коэффициентом укорочения, удовлетворяющим условиям данной задачи. По полученному значению коэффициента укорочения вычисляют длину требуемой фазосдвигающей пинии с учетом того, что полуволновой отрезок пинии сдвигает фазу на 180°; четвертая часть попуволновой пинии — на 45° и т.д.
Для определения КСВ антенны измеряют отношение волнового сопротивления фидера к входному сопротивлению антенны. Измерения окажутся более точными и надежными, если они проведены на антенне, установленной в рабочее положение, и влияние посторонних предметов сведено к минимуму. Например, входное сопротивление антенны может плавно или скачками меняться, если некоторые растяжки ослабли и раскачиваются под действием ветра, имеются плохие контакты в телескопической мачте и т.д.
Литература
1. К Ротхаммель. Антенны. — С-.Петербург: Бояныч, 1998
