2-13. Антенна «цеппелин»

Антенны, питаемые с конца, и, в частности, антенны в виде длинного провода, предназначенные для работы на нескольких диапазонах, часто питаются с помощью настроенных линий (рис. 2-24).

Антенна «цеппелин» — это простой полуволновый вибратор, питание которого осуществляется с помощью настроенной двухпроводной линии передачи, подключаемой к его концу.

Рис. 2-24. Антенна «цеппелин».

Одни провод линии передачи подключается к вибратору, а другой изолируется от него. Длина линин передачи должна составлять λ/4 или быть кратной λ/4. Если длина линин передачи равна 2λ/4; 4λ/4; 6λ/4 и т. д., т. е. равна четному числу четвертей волны, то на входе и выходе линии передачи распределение токов и напряжений одинаковое. Если же длина линии передачи равна нечетному числу четвертей волны, т. е. 1λ/4; 3λ/4; 5λ/4, то распределение токов и напряжений на входе линии противоположно распределению на выходе.

На конце любого вибратора имеет место пучность напряжения. Если питание вибратора осуществляется по линии длиной 2λ/4, то на ее нижнем конце также имеется пучность напряжения, и говорят о связи с линией по напряжению. Если линия передачи имеет длину, равную 1/4λ (3/4λ, 5/4λ и т. д.), то при этом соотношение меняется и, хотя на конце вибратора по-прежнему имеет место пучность, на нижнем конце линии имеется узел напряжения (пучность тока). При подсоединении линии передачи к передатчику в точках максимума тока говорят о связи по току.

Полуволновая антенна «цеппелин», рассчитанная на волну 80 м,одновременно может служить и широкодиапазонной антенной при некоторых ограничениях, так как на волне 40 м эта антенна работает как волновая антенна «цеппелин», а на волнах 20, 15 и 10 м — как 2λ, 3λ или 4λ антенна в виде длинного провода с питанием на конце. Если длина линии передачи составляет приблизительно 40 м, т. е. 2λ/4 для 80 м, то на всех диапазонах имеет место связь с линией передачи по напряжению. Если же линия передачи имеет длину 20 м, что соответствует λ/4 для 80 м, то на частоте 3,5 Мгц имеет место связь по току, а на остальных диапазонах — по напряжению.

Рис. 2-25. Схемы связи настроенной линии передачи с оконечным каскадом передатчика.

Схемы настройки для различных видов связи даны на рис. 2-25.

Рис. 2-26. Многодиапазонная  антенна «цеппелин».

Процедура настройки таких устройств связи с антенной будет подробно описана в гл. 13.

Целесообразно, однако, линию передачи не делать по длине кратной точно λ/4, так как в этом случае возникают помехи, обусловленные паразитными синфазными волнами относительно земли. При этом усиливаются помехи радиовещанию и телевидению. Длина линии, равная 13,75 м, вполне приемлема для вседиапазонной антенны, уменьшает указанные помехи и может быть легко настроена в резонанс с помощью устройства настройки антенны.

Многодиапазонная антенна «цеппелин»

Антенна, сконструированная на основании приведенных выше соображений, показана на рис. 2-26.

Эта антенна для диапазонов 80, 40, 20 и 15 м имеет связь по току, ' а в диапазоне 10 м — связь по напряжению и может быть также выполнена с длиной вибратора 20, 42 м, но при этом в диапазоне 80 м антенна с питанием, показанным на рис. 2-26, не работает. Только если конец линии передачи, подключаемый к передатчику, замкнут накоротко и связь с оконечным каскадом осуществляется через П-контур, то в этом случае такая антенна может использоваться на волне 80 м в качестве простейшей L-образной антенны.

Если антенна, питаемая с конца, предназначена для использования только в одном диапазоне, то имеет смысл подключить к концу вибратора замкнутый четвертьволновый отрезок двухпроводной линии и осуществлять питание в режиме бегущей волны, как показано на рис. 2-27.

В качестве линии передачи, работающей в режиме бегущей волны, может использоваться отрезок ленточного кабеля любой длины или самодельной двухпроводной линии.

Двойная антенна «цеппелин»

Как уже упоминалось, симметричный вибратор с центральным питанием имеет наиболее простую диаграмму направленности. Одна из таких антенн с центральным питанием, применяемая на всех коротковолновых диапазонах, известна как двойная антенна «цеппелин» (рис. 2-28).

Рис. 2-27. Вибратор с питанием на конце и согласованной линией передачи.

Эта антенна может излучать паразитные волны, синфазные относительно земли, в случае, если линия передачи и подключенная к ней половина вибратора составляют вместе λ/2 или длину, кратную λ/2. Поэтому следует избегать настройки линии передачи в резонанс. В таблице 2-2 приведены проверенные на практике размеры многодиапазонных антенн этого типа.

Таблица 2-2. Размеры для различных многодиапазонных антенн.
Общая длина вибратора, м Длина настроенной линии передачи, м Диапазон, м Вид связи линии с передатчиком
    80 по напряжению
    40 -"-
41,15 12,80 20 -"-
    15 -"-
    10 по току
    80 по напряжению
    40 -"-
41,15 23,60 20 -"-
    15 -"-
    10 -"-
    80 по току
    40 по напряжению
20,42 12,95 20 -"-
    15 -"-
    10 -"-
    80 по напряжению
    40 по току
20,42 19,95 20 по напряжению
    15 по току
    10 по напряжению

Для настройки линии передачи и ее согласования с оконечным каскадом передатчика применяются схемы, изображенные на рис. 2-25. Однако наиболее часто применяется, так же как и для обыкновенной антенны «цеппелин», связь линии передачи с оконечным каскадом передатчика при помощи симметричного П-контура (рис. 2-28).

В случае использования симметричного вибратора исключительно в качестве однодиапазонной антенны согласование линии питания производится с помощью четвертьволнового согласующего шлейфа. Согласованная линия передачи может иметь любую длину, так как она работает в режиме бегущей волны. Следует иметь в виду, что если общая длина вибратора равна по меньшей мере 1λ или целому числу λ (пучность напряжения в точке питания), то применяется замкнутый четвертьволновый шлейф, а если длина вибратора равна λ/2 или нечетному числу λ/2, то следует использовать разомкнутый четвертьволновый шлейф.

Само собой разумеется, что для согласования могут применяться любые типы согласующих устройств при условии, что они легко выполнимы конструктивно.

При описании L-образ-ной антенны как многодиапазонной антенны было установлено, что вибратор, работающий на всех диапазонах, практически может быть точно настроен в резонанс только для одного диапазона. Во всех других диапазонах следует учитывать большее или меньшее отклонение от резонансной длины вибратора.

Сказанное выше справедливо не только для L-об-разной антенны, но также и для всех возможных всеволновых антенн. Коэффициент укорочения антенны большей частью зависит от емкостного краевого эффекта, имеющего место на концах антенны. Как видно из рис. 2-29, если проводник возбуждается на высших гармониках его резонансной волны, т. е. по его длине укладывается несколько полуволн, то емкостный краевой эффект проявляется только на его концах.

Рис. 2-28. Многодиапазонная антенна с центральным питанием и согласованной линией передачи (двойная  антенна «цеппелин»).

Так как емкостный краевой эффект удлиняет электрическую длину антенны, то длина антенны должна быть уменьшена. Из рис. 2-29 ясно, что вибратор, по длине которого укладывается несколько полуволн, должен быть относительно меньше укорочен, чем полуволновый вибратор, так как емкостный эффект в этом случае возникает только на концах вибратора.

Рис. 2-29. Емкостный краевой эффект и его влияние на коэффициент укорочения антенны.