Так как пассивные элементы антенны G4ZU настроены только на две резонансные частоты, то, несмотря на наличие трех элементов, эта антенна только в одном диапазоне работает как трехэлементная антенна «волновой канал», а в других двух диапазонах она представляет собой фактически двухэлементную антенну.
Эксперименты, проведенные VK2AOU, показали, что, подключая третий колебательный контур, можно создать схему, подобную многодиапазонному колебательному контуру, которая имела бы три резонансные частоты. Третий контур может быть как последовательным, так и параллельным. На рис. 7-16, а изображена схема двухдиапазонного элемента антенны G4ZU с параллельным колебательным контуром. На рис. 7-16, б к этому параллельному контуру параллельно присоединяется последовательный колебательный контур, который и дает желаемый третий резонанс. Этот же эффект может быть достигнут за счет последовательного включения двух параллельных колебательных контуров, как показано на рис. 7-16, в.Все емкости также могут быть выполнены в виде незамкнутых отрезков линии, а индуктивности — в виде замкнутых отрезков, но на практике чаще используются конденсаторы переменной емкости и катушки индуктивности. Предварительный расчет значений индуктивностей и емкостей не производится, так как все изменения в их значениях для какого-либо одного элемента сказываются на параметрах всей антенной системы. Обычно необходимые значения L и С определяются экспериментально. При этом используется гетеродинный измеритель резонанса.
Радиолюбитель VK2AOU предложил трехдиапазонную антенну «волновой канал», в которой во всех трех диапазонах действуют все три элемента антенны, а питание осуществляется по согласованной линии передачи, имеющей любую длину. Для предложенной антенны необходимы две линии передачи: одна осуществляет питание антенны на волне 10 м, а другая — на 15 и 20 м. Данные, приведенные VK2AOU, достаточно полные и точные для того, чтобы при тщательном исполнении антенны получить желаемые результаты. Трехдиапазонная антенна VK2AOU представляет собой антенну «волновой канал» с уменьшенными размерами, предложенную VK2AOU (рис. 6-3). Размеры элементов и расстояния между ними остаются без изменений, только вместо удлинительных катушек включены параллельные колебательные контуры. Схема конструкции антенны, предложенной для работы в трех диапазонах, приведена на рис. 7-17.
Размеры и величины элементов схемы антенны приведены ниже.
Директор
Катушка L1 — 4 витка, длина катушки 4,5 см, диаметр 4 см; катушка L2 — 6 витков, длина 7 см, диаметр 4 см; конденсатор С1 — среднее значение емкости около 65 пф; конденсатор С2 — среднее значение около 100 пф.
Вибратор
Катушка L3 — 5 витков, длина 5 см, диаметр 4 см;катушка L4 — 7 витков, длина 4,5 см, диаметр 4 см; катушка LCBl — 2 витка поверх катушки L3 (катушка связи для диапазона 10 м при питании по коаксиальному кабелю любой длины с волновым сопротивлением 60 — 70 ом); катушка LСВ2 — 3 витка поверх катушки L4 (катушка связи для диапазона 15 и 20 м при питании по коаксиальному кабелю любой длины с волновым сопротивлением 60 — 70 ом);конденсатор С3 — среднее значение около 62 пф; конденсатор С4 — среднее значение около 85 пф.
Рефлектор
Катушка L5 — 6 витков, длина 4,7 см, диаметр 4 см;катушка L6 — 8 витков, длина 6 см, диаметр 4 см; конденсатор С5 — среднее значение 60 пф; конденсатор С6 — среднее значение 70 пф.
Длина соединительных проводников составляет для всех катушек 5 см, а у конденсаторов — 10 см.
Размеры катушек связи LCB1 и LCB2 справедливы при питании антенны по кабелю с волновым сопротивлением 60 — 70 ом; при использовании для питания кабеля с большим волновым сопротивлением число витков в катушках связи должно быть соответственно увеличено.
Две катушки каждого элемента должны как можно меньше оказывать влияние друг на друга, и поэтому оси катушек располагаются перпендикулярно друг к другу, как показано на рис. 7-17. В конструкции, предложенной VK2AOU, используются катушки индуктивности, выполненные в виде спиралей из алюминиевого провода диаметром 4 мм. Конструкция антенны такая же, как и антенны «волновой канал» с уменьшенными размерами, предложенной VK2AOU (рис. 6-3).
Настройка
В первую очередь настраиваются отдельные элементы с помощью гетеродинного измерителя резонанса на заданные резонансные частоты. При грубой настройке связь измерителя резонанса с катушкой элемента антенны может быть сильной, а при последующей точной настройке связь ослабляется, для того чтобы резонансный пик был острым.
Три резонанса возбуждаемого элемента антенны соответствуют необходимым рабочим частотам. Обычно они выбираются посередине рабочего диапазона частот: 14,15 Мгц; 21,20 Мгц и 28,50 Мгц.
Рефлектор настраивается на частоты, на 5% меньшие, чем частоты вибратора: 13,45 Мгц; 20,14 Мгц и 27,07 Мгц.
Частоты директора на 4% выше соответствующих резонансных частот вибратора: 14,72 Мгц; 22,05 Мгц и 29,65 Мгц.
Приведенные резонансные частоты указаны в предположении, что антенна расположена в своем рабочем положении.
Предварительная настройка может производиться и на небольшом расстоянии от поверхности земли, но при этом следует учитывать емкостное воздействие земли, приводящее к смещению резонанса в сторону более низких частот. По данным VK2AOU при настройке антенны на диапазон 14 Мгц на расстоянии 2 м от земли смещение резонансной частоты равняется 350 кгц. Таким образом, при настройке вблизи поверхности земли следует настраивать элементы антенны на более низкие частоты; так, например, вибратор вместо частот 14,15 Мгц; 21,20 Мгц и 28,50 Мгц следует настраивать на частоты 13,85 Мгц;20,90 Мгц и 28,20 Мгц. То же самое справедливо и по отношению к пассивным элементам. При такой настройке можно рассчитывать, что в рабочем положении резонансные частоты элементов антенны будут приблизительно верными. Дальнейшая настройка производится так же, как и настройка антенны «волновой канал» с уменьшенными размерами, предложенной VK2AOU.
Настройка с помощью изменения размеров катушек довольно некритичная, и большие катушки L2, L4 и L6 в первую очередь влияют на резонанс в диапазоне 14 Мгц.
Подсоединенные к ним конденсаторы С2, С4 и С6 особенно сильно влияют на резонанс в диапазоне 21 Мгц, хотя изменения их значений оказывают некоторое влияние и на резонанс в диапазоне 14 Мгц. Малые катушки L1, L3 и L5 в основном влияют на резонанс, расположенный в диапазоне 21 Мгц, а конденсаторы С1, С3 и С5 особенно сильно влияют на настройку элементов в резонанс в диапазоне 28 Мгц. Регулировка конденсаторов очень критична; это в первую очередь относится к конденсаторам С5 и С6. Поэтому в качестве настроечных конденсаторов целесообразно использовать конденсаторы переменной емкости или по крайней мере хорошие подстроечные конденсаторы с воздушной изоляцией. Для защиты от воздействия метеорологических условий рекомендуется настроечный контур помещать во влагонепроницаемую коробку.
После того как антенна с помощью гетеродинного измерителя резонанса настроена, переходят к настройке с подключенной к антенне линией передачи. Для этой цели трехдиапазонная антенна «волновой канал» возбуждается от передатчика по линии передачи. Затем при помощи как можно дальше расположенного от антенны измерителя напряженности поля настраивают антенну на наибольшее излучение в прямом направлении при максимальном обратном ослаблении.
В первую очередь антенна настраивается на диапазоны 14 и 21 Мгц. Осторожно меняя емкости конденсаторов на несколько пикофарад, находят настройку для диапазонов 14 и 21 Мгц. Изменение в настройке для волны 20 м приводит к изменению в настройке и для волны 15 м. Когда проведена настройка в обоих указанных диапазонах, положения конденсаторов фиксируются и в дальнейшем уже не изменяются.
Настройка для диапазона 10 м заключается в основном в регулировке емкостей конденсаторов С1, С3 и С6. Эта настройка довольно некритичная, и максимум выражен неярко. Неправильности в настройке антенны в первую очередь возникают при настройке пассивных элементов. Например, если рефлектор «слишком короткий», а директор «слишком длинный», то может случиться так, что рефлектор станет директором и наоборот, и таким образом антенна как бы «перевернется» по отношению к направлению основного излучения. Но возможен случай, когда неправильно настроен только один какой-нибудь элемент антенны, т. е. рефлектор действует как директор или же директор действует как рефлектор. Это явление проявляется в том, что значительно уменьшается мощность, излучаемая антенной. Для немедленного определения такой неправильной настройки VK2AOU предлагает использовать два измерителя напряженности поля, один из которых измеряет напряженность поля в направлении основного излучения, а второй — напряженность поля в обратном направлении.
Определенное упрощение настройки достигается при использовании в качестве излучателя возбуждаемого элемента (по схеме вибратора G4ZU), питаемого от настроенной линии передачи. В этом случае требуется настраивать в резонанс только контуры рефлектора и директора, а настройка в резонанс самого вибратора осуществляется за счет устройства настройки линии, расположенного в ее нижнем конце.