3-6. Заземлённая антенна «граундплэйн»

Радиолюбитель DM2AXO предложил оригинальное решение проблемы заземления антенны «граундплэйн», на что обычно обращают мало внимания и что обычно приводит к некоторым затруднениям при практическом конструировании антенны.

Как известно, на нижнем конце вертикального четвертьволнового вибратора имеет место узел напряжения, что позволяет непосредственно заземлять основание вибратора без существенного ухудшения характеристик антенны. То же самое относится к антеннам УКВ и телевизионным антеннам, которые часто выполняются в виде цельнометаллической конструкции, в которой точки минимума напряжения непосредственно соединяются с заземленной несущей мачтой антенны. Как показано на рис. 3-10, согласование антенны может осуществляться по схеме, аналогичной γ-образной схеме согласования. При помощи подвижного ползунка, к которому присоединен внутренний проводник коаксиального кабеля, на проводе вибратора ищется такая точка, в которой входное сопротивление вибратора соответствует волновому сопротивлению кабеля. Внешняя оплетка кабеля заземляется.

Точное положение ползунка обычно определяется экспериментально: передвигая его по проводу вибратора, находят такое положение, при котором коэффициент стоячей волны, измеряемый в кабеле, имеет минимальное значение. После этого точное согласование достигается компенсацией индуктивной составляющей входного сопротивления вибратора при помощи подстроечного конденсатора с воздушной изоляцией С. Вертикальный вибратор, радиальные провода и коаксиальный кабель заземляются. Таким образом, конструкция такой антенны «граундплэйн» не требует применения изоляторов.

Рис. 3-10. Заземлённая антенна «граундплэйн».

Некоторое механическое упрощение конструкции заземленной антенны «граундплэйн». предложенной DM2АХО, может быть получено при включении конденсатора переменной емкости непосредственно во внутренний проводник кабеля питания, как показано на рис. 3-11. Реактивные составляющие компенсируются так же, как и в предыдущем случае, при помощи конденсатора переменной емкости с максимальной емкостью 300—500 пф. Так же как и в конструкции удлиненной антенны «граундплэйн», конденсатор переменной емкости помещается в водонепроницаемую коробку, которая крепится на подвижном ползунке (рис. 3-4).

Рис. 3-11. Измененная конструкция заземленной антенны «граундплэйн».

В табл. 3-2 приведены геометрические размеры вибраторов антенн «граундплэйн» для радиолюбительских диапазонов. Радиальные проводники обычно на 2,5% длиннее вертикального вибратора.

Таблица 3-2. Размеры вибраторов для нормальной антенны «граундплэйн»
Диаметр вибратора, мм Длина вибратора
Диапазон 10 м, см Диапазон 15 м, см Диапазон 20 м, см Диапазон 40 м, см
2 262 347 520 1 034
6 260 345 518 1 033
10 255 342 515 1 032
20 250 339 510 1 031
40 246 336 505 1 022

Уделим еще некоторое внимание радиальным проводникам, так как на них обычно обращается мало внимания. Как уже подчеркивалось, необходимо, чтобы радиальные проводники были точно настроены на рабочую частоту. В этом отношении им следует уделять ровно столько же внимания, сколько уделяется вертикальному вибратору. Хотя приведенные длины радиальных проводников обычно удовлетворяют требованиям практической конструкции, следует учитывать все же, что они рассчитаны теоретически и поэтому требуют некоторой корректировки. Обычно приведенные размеры несколько больше практически необходимых. Очень часто радиальные проводники располагаются в непосредственной близости от поверхности земли или от заземленных частей зданий, при этом вследствие емкостного воздействия резонансная частота проводников уменьшается и поэтому обычно требуется, чтобы они были выбраны несколько короче своих расчетных значений. Ниже приведена полная методика дополнительной корректировки размеров антенны «граундплэйн», предложенная DL6DO.

Для настройки требуются высокочастотный измерительный мост и гетеродинный измеритель резонанса. Сначала все без исключения радиальные провода отключаются от их общей точки; затем два провода, расположенные друг против друга и имеющие каждый длину λ/4, подсоединяются к высокочастотному мосту, образуя таким образом полуволновый вибратор с входным сопротивлением 73 ом, и, следовательно, переменное сопротивление моста также должно быть 73 ом. Высокочастотный мост затем подключается к гетеродинному измерителю резонанса, и таким образом определяется резонансная частота, которая обычно лежит вне расчетного частотного диапазона. Затем в соответствии с измерениями корректируется длина обоих радиальных проводников. После выполнения описанной выше операции переходят к измерениям и корректировке следующей пары радиальных проводников, пока не подключая уже настроенную пару проводников к общей точке соединения. После того как закончена настройка всех пар радиальных проводников, они все могут быть подсоединены к общей точке соединения, на чем и заканчивается грубая настройка радиальных проводников.

Для точной настройки от общей точки отсоединяют настраиваемый радиальный проводник и подключают его через высокочастотный измерительный мост к общей точке соединения, одновременно не отключая остальные радиальные проводники. Затем с помощью гетеродинного измерителя резонанса определяют резонансную частоту и соответственно удлиняют или укорачивают четвертьволновый отрезок провода для настройки его на рабочую частоту. Затем эту же операцию повторяют со всеми радиальными проводниками, отсоединяя только настраиваемый проводник В указанном случае точный минимум индикатора измерительного моста имеет место не при переменном сопротивлении 73 ом, а при сопротивлении, лежащем между 30 и 60 ом. Если настройка выполнена безукоризненно, то в этом случае вся система радиальных проводников настроена в резонанс и можно приступить к настройке четвертьволнового вертикального излучателя. При этом используется уже описанная выше методика настройки с помощью высокочастотного измерительного моста и гетеродинного измерителя резонанса.

Хотя описанная методика настройки несколько громоздка, однако в этом случае обеспечивается безупречная работа антенны «граундплэйн».