Настройка передающих антенн

Качество работы радиопередающего устройства а значительной степени определяется антенной, излучающей электромагнитную энергию в пространство. Необходимо, чтобы возможно большая часть энергии, подводимой от передатчика к антенне, излучалась в пространство, иначе говоря, чтобы коэффициент полезного действия антенны был возможно больше. Добиться максимального к.п.д. можно путем правильной настройки антенны.

Среди наших коротковолновиков наибольшее распространение получили в основном два типа антенн: полуволновая с питанием напряжением (“Цеппелин”) и полуволновая антенна с однопроводным фидером, питаемая бегущей волной — “Американка”. Существующие для расчетов этих антенн формулы довольно приближенны, так как совершенно не учитывают влияние на параметры антенны ее высоты и близко расположенных крыш, стен и т. д. Вследствие этого собственная волна антенны оказывается отличной от той, которая должна была получиться по расчету. В результате часть мощности, подводимой от передатчика к антенне, бесполезно теряется.

По сведениям американского коротковолновика Шнелль, приведенным в журнале “QSТ”, построенная им антенна типа “Цеппелин” первоначально имела по расчету длину 20 м 10 см. При подводимой мощности последнего каскада в 1 квт ток в антенне был 1,94 А. При полном сопротивлении антенны в 70 ом мощность в ней равнялась только 260 W (по формуле V = I²R), когда же укоротили антенну на 50 см, ток в ней возрос до 2,72 А и мощность возросла вдвое—до 540 W.

Этот пример ярко показывает значение точной настройки передающей антенны.

Обычно любитель, построив антенну по расчетным данным и получив неудовлетворительные результаты, стремится увеличить мощность передатчика. Однако и при небольшой мощности можно получить хорошие результаты при правильно настроенной антенне. Особенно большое значение настройка антенны имеет при работе на одной фиксированной волне, например при стабилизации передатчика кварцем.

НАСТРОЙКА “ЦЕППЕЛИНА”

Настройка “Цеппелина” состоит в точной подгонке длины излучающей части антенны на волну передатчика. Если излучающая часть антенны имеет неправильную длину, то при настройке антенны при наличии фидерных конденсаторов (рис. 1) узел тока, который должен находиться в точке присоединения фидера к излучающей части, смещается или в сторону фидера или в сторону излучающей части. 

Несимметричное распределение тока в фидерах влечет за собой увеличение их излучения и потери энергии в них. Наивыгоднейшие условия работы излучающей части антенны будут в том случае, когда узлы тока будут точно на ее концах, и излучающая часть колеблется на собственной волне или гармонике. Распределение тока в фидерах должно быть таким же, как и при отсутствии излучающей части, т. е. узел тока должен быть на открытом конце фидера и пучность тока — в точке возбуждения. Только при атом условии внешнее поле вокруг фидера и потери будут минимальными. Наиболее целесообразно излучающие части и фидер настраивать в отдельности.

Порядок настройки антенны “Цеппелин” следующий. В точке соединения фидера с излучающей частью ставится, как показано на рис. 1, изолятор. Излучающая часть может быть отсоединена или присоединена к фидеру посредством щипка А. Отсоединив излучающую часть от фидера, натягивают антенну и связывают фидер с передатчиком, причем связь берется слабой. Затем настраивают фидер в резонанс и замечают деление фидерных конденсаторов. После этого спускают антенну, присоединяют излучающую часть к фидеру, натягивают ее снова и вторично настраивают фидер в резонанс. Если резонанс получается при том же положении фидерных конденсаторов, как и при отсоединенной излучающей части, длина излучающей части совершенно правильна. Если же емкость увеличилась, излучающая часть слишком коротка, если уменьшилась — слишком длинна. Для облегчения настройки вместо изолятора, отделяющего излучающую часть от фидера, лучше поставить обычный рубильник, добавив к нему небольшую пружину, как показано на рис. 2. К ручке рубильника привязывается бечевка. Таким образом управлять рубильником можно с крыши или даже из окна станции.

При настройке волна передатчика должна держаться строго постоянной. Если передатчик работает с самовозбуждением, необходимо следить за его волной по монитору или хотя бы по приемнику, слушая передатчик на гармонике.

Этим методом настройки можно подогнать излучающую часть антенны на волну передатчика с точностью до 10 см, при длине излучающей части около 20 м.

НАСТРОЙКА “АМЕРИКАНКИ”

Настройка “Американки” несколько сложнее, чем настройка “Цеппелина”, так как необходимо не только подогнать излучающую часть антенны, но и найти правильное положение точки присоединения фидера. Если фидер присоединен неправильно, его волновое сопротивление будет отличаться от волнового сопротивления антенны, и в фидере наряду с бегущими волнами будут также и стоячие. В результате фидер будет излучать и потери в нем возрастут. На рис. 3 показано распределение тока в антенне при правильном А и неправильном В присоединении фидера. Так же как и при “Цеппелине”, наилучшие результаты получаются в том случае, когда антенна настроена точно на основной волне или гармонике.

При настройке “Американки” соблюдается такой порядок: сначала настраивается излучающая часть, а затем уже находится правильное положение точки присоединения фидера. В точке присоединения фидера к излучающей части ставится рубильник (рис. 2), посредством которого излучающая часть может быть отключена от фидера. Управлять рубильником лучше при помощи бечевки с крыши или с земли. Для подгонки излучающей части антенны на волну передатчика необходим монитор. Сначала отключают излучающую часть от фидера, связывают фидер с контуром передатчика (связь берется слабой) и настраивают передатчик по монитору на рабочую волну. Если передатчик работает с независимым возбуждением или с кварцем, то заставляют последний каскад работать на самовозбуждении и настраивают его на волну задающего генератора. Затем приключают излучающую часть к фидеру. Если длина излучающей части правильна, волна передатчика при этом не изменится. Если же антенна коротка или длинна, волна передатчика в обоих случаях укоротится. Это укорочение будет тем больше, чем больше длина излучающей части будет отличаться от правильной. Укорачивая или удлиняя антенну и замечая по монитору, насколько присоединение излучающей части к фидеру укорачивает волну передатчика, можно добиться отсутствия влияния приключения антенны к передатчику и значит — подогнать излучающую часть на рабочую волну. Точность этого метода достигает 10 —15 см при длине излучающей части около 20 м.

Подогнав излучающую часть, находят правильную точку прикрепления фидера. Для этой цели лампочкой от карманного фонаря шунтируется средняя часть антенны длиною в 40—80 см, а фидер передвигают по антенне до тех пор, пока свечение лампочки не будет максимальным. Конечно лучше для этой настройки применять тепловой амперметр, включив его в пучность тока антенны, но и с лампочкой можно получить хорошие результаты.

Необходимо заметить, что этот метод правилен только в том случае, когда излучающая часть антенны настроена на волну передатчика. Расстройка изменит распределение тока в антенне и приведет к ошибочному показанию амперметра или лампочки.

ИЗМЕРЕНИЕ ПОЛНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ АНТЕННЫ

Если в распоряжении любителя имеется довольно точный тепловой амперметр, он может произвести измерение полного сопротивления своей антенны и определять мощность в ней. Для точного измерения полного сопротивления необходимы очень сложные приборы. Но, пользуясь простым методом подбора сопротивления, можно получить достаточно точные для любительской практики результаты. Для измерения изготовляется безиндукционное переменное сопротивление, конструкция которого показана на рис. 4. 

В качестве сопротивления используется графит от карандаша, полное сопротивление его должно быть 80—100 ом. Это безиндукционное сопротивление включается в пучность тока излучающей части антенны рядом с амперметром (рис. 5). 

Сначала измеряется ток в антенне при замкнутом накоротко сопротивлении. Допустим, что ток будет равен одному амперу, Затем включается сопротивление, и величина его подбирается такой, чтобы ток в антенне уменьшился вдвое (для нашего примера до 0,5 А). После этого определяют величину включенного графитового сопротивления на мостике Уитстона. Полученное значение сопротивления и будет равняться полному сопротивлению антенны. Зная полное сопротивление антенны и ток в ее пучности, нетрудно подсчитать мощность в антенне по формуле W = I²R.

Б. Кашкин U9АВ и Б. Хитров U9AF
Журнал "Радиофронт" N6, 1936 год.

Материал подготовил Катерин Олег (UA9FGD).