КВантенны Квадрат. Настройка и конструктивные варианты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны КВ

 Комментарии к статье

В данной статье рассматриваются практические вопросы настройки и конструктивного исполнения антенны "квадрат".

Настройка

На самом первом этапе настройки необходимо симметрировать и согласовать фидер и вибратор "квадрата".

Для двухэлементных антенн с расстоянием между элементами 0.2L при питании 75-омным коаксиальным кабелем наиболее популярным является применение высокочастотного трансформатора на ферритовом кольце. Схемы и конструкции таких трансформаторов неоднократно публиковались в литературе. Следует лишь напомнить, что трансформаторы должны иметь достаточный зазор между витками провода (2-3 мм), изолированного от сердечника, и быть защищены от влаги.

Для трех- и четырехэлементных антенн с входным сопротивлением менее 50 Ом (то есть, когда сопротивление фидера превышает входное сопротивление) наиболее эффективно симметрирование и согласование с применением настраивающейся линии - гамма-согласующего устройства. Примерные исходные данные таких устройств приведены в табл. 1. Диаметр провода линии может быть взят таким же, как и для рамки излучателя (1,5-2,5 мм), расстояние между проводами рамки и линии - в пределах 5-10 см.

Диапазон, МГц	Длиналинин, см	Емкостьконденсатора, пФ
14	90	100
21	70	75
28	45	50

Для каждого диапазона желательно иметь отдельный питающий кабель со своим согласующим устройством, так как различные комбинации, затрудняя настройку, не позволяют получить хорошего согласования на всех диапазонах.

Для настройки антенн радиолюбителю необходимо иметь следующие приборы: измеритель КСВ, генератор, полуволновой диполь, коротковолновый приемник с линейным индикатором силы принимаемого сигнала, аттенюатор с общим затуханием до 50 дБ и переключением ступенями через 3 дБ.

Настройку антенны надо начинать с определения рабочей частоты системы в целом. Для этого в разрыв питающего фидера включают измеритель и измеряют КСВ по диапазону через каждые 50 кГц. По данным измерения строят график и по минимальному значению определяют частоту настройки. Изменением длины вибратора перемещают минимум КСВ на заданную частоту. Для антенн, имеющих гамма-согласующие устройства, можно изменять частоту в пределах ±30 кГц изменением длины согласующей линии и емкости конденсатора. Настройку на заданную частоту можно выполнять на небольшой высоте (1-2 м) от земли (крыши), взяв поправку по частоте (минус 75 кГц для 14 МГц и пропорционально - для других диапазонов). После этого, подняв антенну на рабочую высоту, необходимо еще раз проверить КСВ по каждому диапазону. При правильной настройке КСВ должен быть около единицы на заданной средней частоте каждого диапазона. На краях диапазона он будет повышаться, причем тем больше, чем больше элементов имеет антенна: двухэлементного "квадрата" в диапазоне 14 МГц- до 1,2-1,3, трехэлементного - до 1,5-1,6, четырехэлементного - до 1,8-2. Это объясняется тем, что по мере увеличения числа элементов система становится более узкополосной. Поэтому же, кстати, оптимальные характеристики, полученные на рабочей частоте, будут ухудшаться при расстройке по диапазону. Последнее обстоятельство более существенно, чем увеличение КСВ, которое приводит лишь к росту потерь мощности в фидере, имеющих небольшие величины.

После настройки антенны на заданную частоту можно приступить ко второму этапу - настройке пассивных элементов, то есть к получению диаграммы направленности. Следует отметить, что от этой работы зависит качество антенной системы. Поэтому радиолюбитель не должен останавливаться на первых удовлетворительных результатах и довести настройку до получения наивысших характеристик.

Этот этап начинают с настройки рефлектора по максимальному подавлению излучения назад. Для этого на расстоянии не менее 2L на высоте, равной высоте центра антенны, устанавливают горизонтальный полуволновый вибратор (при горизонтальной поляризации "квадрата"), к которому подключают генератор, настроенный на рабочую частоту. К вибратору "квадрата" подключают приемник. Направив "квадрат" рефлектором на генератор, перемещают перемычку короткозамкнутого шлейфа рефлектора, добиваясь наименьшего значения сигнала в приемнике.

При настройке двухэлементных антенн после этого проверяют изменение КСВ по диапазону. Аналогичным образом настраивают антенну на других диапазонах, после чего проверяют настройку рефлектора и изменение КСВ, начиная с первого диапазона. Такую серию последовательных подстроек надо выполнять, пока изменения параметров при каждой подстройке превышают точность измерений.

В заключение снимают диаграмму направленности и определяют отношение излучений вперед/назад на рабочих частотах каждого диапазона. Окончательно диаграмму лучше всего снять по сигналам радиостанций, находящихся в двух зонах: ближней (до 10-15 км) и дальней (800- 2000км).

Таким же путем настраивают трех-и четырехэлементные антенны. Директор (директоры) настраивают по максимальному сигналу на индикаторе выхода приемника, развернув "квадрат" на генератор. Следует иметь в виду, что настройка директора (директоров) не так резко выражена, как настройка рефлектора, поэтому требует большего времени и внимания.

Для сокращения времени полезно использовать устройство для дистанционного перемещения перемычек короткозамкнутых шлейфов, предложенное В. Бегуновым (UW3HY). см. "Радио", 1975. №7, с. 11.

Следует предостеречь малоопытных коротковолновиков, занимающихся настройкой направленных антенн впервые, от определения характеристик по оценкам сигнала другими радиолюбителями. Дело в том, что при такой оценке трудно учесть влияние ряда объективных и субъективных факторов, которые в конечном итоге могут привести к ошибочным выводам. Если же принято решение провести эксперимент, надо убедиться, что: прохождение радиоволи не отличается какими-либо аномальными явлениями и в обоих пунктах одно и то же время суток (исключая сумерки); поляризация антенн одинакова; корреспондент имеет возможность измерять сигнал на линейном участке своего приемника и индикатора выхода, а методика измерений не отличается от общепринятой; получены повторяемые результаты.

Чтобы исключить хотя бы часть субъективных причин, лучше всего параллельно проверять характеристики антенны в режиме приема.

Подобная методика все же может быть использована для настройки простейшей антенны - двухэлементного "квадрата". При такой настройке набирают статистические данные по измерению отношения излучений вперед/назад в режиме приема различных станций, работающих вблизи рабочей частоты, при различных длинах короткозамкнутого шлейфа рефлектора и определяют его оптимальную длину. На радиостанции UA3CT этот метод был проверен и дал хорошие результаты. Однако для получения достоверных результатов пришлось выполнить большое "количество измерений при расстоянии до корреспондентов от 800 до 2000 км. Каждая точка наносилась на график после усреднения. Измерения выполнялись через каждые 10 см длины шлейфа рефлектора, а вблизи от максимального значения отношения излучений вперед/назад - через 3-5 см.

Для антенн, имеющих более двух элементов, этот метод непригоден, так как уловить изменения сигнала по случайным станциям при настройке директора невозможно.

Варианты "квадратов"

Приведем несколько практических схем антенн с короткими комментариями, предоставив решение конструктивных вопросов самим радиолюбителям а зависимости от их возможностей.

Поскольку двухэлементный "квадрат" широко распространен и по нему имеется много публикаций (как в СССР, так и за рубежом), мы считаем нецелесообразным приводить уже известные варианты антенны. Ограничимся рассмотрением двухэлементной антенны на 14 МГц с активным питанием рефлектора, которая была впервые создана авторами, испытана в 1968 году на радиостанции UA3CT и вызвала интерес у многих радиолюбителей. Принцип работы этой антенны состоит в том, что ток питания рефлектора сдвинут по фазе относительно тока питания вибратора на угол, при котором получается нан. большее излучение энергии в сторону главного направления и наименьшее - в противоположном направлении.

Антенна схематически изображена на рисунке. Расстояние между элементами равно 0,2L. Рефлектор и вибратор соединены отрезком коаксиального кабеля, длина которого и противофазное включение в рамки обеспечивают требуемый сдвиг фаз. (О расчете фазосдвигающей линии для антенны с активным питанием рефлектора рассказано в статье "Антенна с активным рефлектором" в журнале "Радио". 1968, №9. с. 17). К коаксиальному кабелю в строго рассчитанной точке подключен питающий фидер.

Для согласования с входными сопротивлениями рамок использованы гамма-согласующие устройства, установленные в их нижних углах. Эти устройства имеют несколько необычный вид. С обоих сторон к рамкам подключены по два короткозамкнутых шлейфа шириной 12-15 см. К середине перемычки одного из шлейфов рефлектора присоединен провод, который, проходя через изоляционные распорки параллельно проводам шлейфа, через конденсатор С1 соединяет перемычку с центральной жилой коаксиальной линии. Точно таким образом, но противофазно, подключен вибратор.

На рабочую частоту антенну настраивают подбором длины шлейфов вибратора, минимального КСВ добиваются с помощью двух гамма-согласующих устройств, а максимального подавления излучения назад - подбором длины шлейфов рефлектора и длины коаксиальной линии. Надо отметить, что настройка такой антенны требует больших навыков, терпения и времени.

После настройки антенны были получены следующие характеристики: усиление-12 дБ, отношение излучений вперед/назад-30 дБ, отношений излучений вперед/вбок - больше 30 дБ, подавление задних лепестков - на 20 дБ ниже основного, КСВ на рабочей частоте (14150 кГц) - 1,02.

Среди трехэлементных квадратов наиболее удачна конструкция, созданная советским радиолюбителем А. Ф. Камалягиным (UA4IF). Антенна рассчитана для работы на диапазонах 14 и 21 МГц. Конструктивные данные антенны приведены в табл. 2. Ее входное сопротивление- около 50 Ом на каждом диапазоне, поэтому в качестве фидера можно применить 50-омный кабель, подключив его к рамке непосредственно или (лучше) через симметрирующий трансформатор. Можно применять и 75-омный кабель, но с гамма-согласующим устройством. Фидер для каждого диапазона отдельный.

Автор конструкции	Частотанастройки,МГц	Вибратора	Длина рамки, м		Расстояние, м
			Рефлектора	Директора	Вибратор-рефлектор	Вибратор-директор
	14.2	21.48	22,2	20.72	4
UA4IP	21,2	14,32	15.2	13.84	3	2.6
	14.2	21.62	22,56	20.48
WA7NFH	21.2	14.4	15,12	13,68	3.05	1.83
	28,3	10,76	11,28	10,24
	14.2	21,48	21.84	20,68
VE7DG	21.2	14.2	14,6	13,8	2.4	3,6

Антенна имеет следующие расчетные характеристики: усиление относительно изотропного излучателя - 11,5 дБ на 14 МГц и 12 дБ на 21 МГц; отношение излучений вперед/ назад - около 30 дБ на обоих диапазонах; отношение излучений вперед/вбок - более 35 дБ на обоих диапазонах; КСВ на рабочих частотах - около 1.

Следующая антенна, которая, на наш взгляд, заслуживает внимания, - трехэлементный "квадрат" на три диапазона, построенный американским радиолюбителем WA7NFH. Ее данные также приведены в табл. 2.

Входное сопротивление такой антенны на всех диапазонах менее 50 Ом, поэтому целесообразно применение гамма-согласующего устройства. Автор применял специальный трансформатор на ферритовом кольце, обеспечивающий согласование рамок всех диапазонов (КСВ=1) с одним 50-омным коаксиальным кабелем. Антенна имеет достаточно хорошие характеристики на диапазонах 21 и 28 МГц, удовлетворительные - на диапазоне 14 МГц и очень компактные размеры (длина траверсы - всего 4,88 м).

Параметры антенны WA7NFH, определенные расчетным путем, соответственно на 14, 21 и 28 МГц таковы: усиление относительно изотропного излучателя-10, 11,5 и 12 дБ, отношение излучений вперед/назад - 27, 30 и 28 дБ.

Последняя трехэлементная антенна "квадрат", которую, мы считаем, следует показать (в качестве отрицательного примера),-это трехэлементный "квадрат" на 14 и 21 МГц, построенный канадским радиолюбителем VE7DG (см. табл. 2).

Автор антенны перепутал местами рефлекторы и директоры, поэтому на диапазоне 14 МГц отношение излучений вперед/назад составляет всего 15 дБ. на 21 МГц-25 дБ.

Из четырехэлементных антенных систем типа "квадрат" наибольшей популярностью пользуется антенна WOAIW с одинаковым расстоянием между элементами (3,05 м), рассчитанная для работы на 14, 21 и 28 МГц (см. табл. 3). Ее входное сопротивление на диапазонах 14 и 21 МГц - около 50, на диапазоне 28 МГц - около 40 Ом. Автор предлагает непосредственное включение 50-омного кабеля на 14 и 21 МГц, а на 28 МГц-через отрезок длиною 175 см 75-омного коаксиального кабеля.

Частота настройки	Вибратора	Длина рамки, м
		Рефлектора	Директоров
14,25	21,4	22	21,08
21,2	14.44	14,84	14,16
2 8,6	10,64	10.96	10,24

Антенна имеет оптимальные характеристики на 21, хорошие-на 28 и удовлетворительные-на 14 МГц. Однако эти "удовлетворительные" характеристики сравнимы с оптимальными характеристиками трехэлементного "квадрата". Это, а также очень простая симметричная конструкция,- вот, очевидно, причины большой популярности антенны W0AIW среди радиолюбителей. Следует отметить еще потенциальную возможность этой антенны: на ней можно разместить двухэлементный "квадрат" на 7 МГц с расстоянием между элементами 0,2L.

Перечень вариантов "квадратов" можно было бы продолжать (разработаны конструкции пяти- и шестиэлементных антенн), но, нам кажется, в этом нет необходимости, так как основные выводы и рекомендации, к которым пришли авторы в результате экспериментов и расчетов, достаточно хорошо проиллюстрированы.

Литература

1. К. Ротхаммель. Антенны. М.. "Энергия", 1969.
2. I. Ikrenуi. Amaterske kratkovol-nove antenny. Bratislava, 1972. W. 0 r r. All about qublcal quad antennas. Radio publications Inc.. Wilton, 1959.
3. R. Fitz. Yagi vs quad. "QST", 1966. №11.
4. J. Lindsay, Jr. Quads and yagls. "QST". 1968, №5.
5. J. Parгоtt, Jr. Quad vs triband yagi. "QST". 1972, №2.
6. В. Бекетов, К. Харченко. Измерения и испытания при конструировании м регулировке радиолюбительских антенн. М.. "Связь", 1971.
7. А. А. Пистолькорс. Антенны. М., Связьиздат. 1947.
8. Г. 3. Айзенберг. Коротковолновые антенны. М.. Связьиздат, 1962.
9. С. И. Надененко. Антенны. М.. Связьиэдат, 1969.
10. А. Снесарев. Антенна с активным рефлектором. "Радио", 1968. №9, с. 17.
11. В. Бегунов. Шлейф для дистанционной настройки антенны. "Радио", 1975. №7. с. 11.
12. Радио №7, 1976 г.

Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Антенны КВ.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Стерильного нейтрино не существует 15.01.2026

В физике элементарных частиц поиск новых, пока не обнаруженных объектов играет ключевую роль в понимании устройства Вселенной. Иногда такие поиски приводят к громким открытиям, а иногда - к не менее важным отрицательным результатам, которые позволяют отбросить неверные направления. Именно к таким случаям относится недавний вывод ученых о судьбе стерильного нейтрино - одной из самых интригующих гипотетических частиц последних десятилетий. Исследователи из американской лаборатории Fermilab официально сообщили, что им не удалось найти доказательства существования стерильного нейтрино. К такому выводу пришла команда эксперимента MicroBooNE после многолетнего анализа столкновений нейтрино, которые ранее рассматривались как возможный намек на существование четвертого типа этих частиц. Предполагалось, что стерильное нейтрино взаимодействует с материей исключительно через гравитацию, что делало его крайне трудным объектом для обнаружения. В рамках современной физики нейтрино известны в т ...>>

Беспроводные наушники и колонки Fender 15.01.2026

Музыкальная индустрия постепенно адаптируется к цифровым технологиям, и известный производитель музыкальных инструментов Fender расширяет свое присутствие за пределы гитар и усилителей, представляя современные решения для прослушивания музыки. Новые беспроводные наушники и Bluetooth-колонки Fender объединяют богатый звук, модульность и удобство использования как для дома, так и для профессиональной работы. Флагманской новинкой стали наушники Fender Mix, отличающиеся модульной конструкцией. Динамики подключаются к оголовью через порт USB Type-C и могут быть сняты вместе с амбушюрами, что облегчает уход и транспортировку. Один из динамиков оснащен встроенным адаптером USB Type-C для подключения к источнику звука без потерь, поддерживая кодеки LDHC и Fire, а также функцию Auracast. На другом динамике размещен съемный аккумулятор, который обеспечивает до 100 часов работы без активного шумоподавления; при включении ANC время работы сокращается до 52 часов. Наушники доступны по цене $299 ...>>

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Случайная новость из Архива Добрые люди живут дольше 07.06.2025 Новое масштабное международное исследование подтвердило: быть добрым полезно не только для окружающих, но и для самого себя. Оказалось, что альтруизм и сострадание укрепляют не только социальные связи, но и благоприятно влияют на физическое и психологическое благополучие. В проекте, который реализовали специалисты из Гонконгского университета, Университета Шу Янь, Англия Раскин и Кембриджского университета, приняли участие около 198 тысяч человек. Ученые сосредоточились на изучении различных проявлений доброжелательности - от систематического волонтерства до спонтанных актов помощи. Интересно, что именно неформальные, случайные проявления доброты, такие как помощь соседу с покупками или поддержка незнакомца, оказались наиболее тесно связаны с улучшением общего состояния здоровья. Такие поступки, как предполагают исследователи, не только менее подвержены рутине, чем запланированное волонтерство, но и чаще приводят к новым социальным контактам. Это, в свою очередь, оказывает дополнительный положительный эффект на психоэмоциональное состояние человека. Особенно ярко эта связь проявляется у молодежи: для них добрые дела стали источником "эвдемонического благополучия" - состояния, при котором человек ощущает смысл жизни и стремится к самореализации. В отличие от быстротечных положительных эмоций, эвдемония предполагает более глубокое внутреннее удовлетворение, связанное с ощущением собственной значимости и полезности. При этом у пожилых участников исследования доброта чаще ассоциировалась именно с улучшением физического здоровья, снижением уровня стресса и повышением жизненного тонуса. Также важно отметить, что женщины всех возрастов демонстрировали более сильную взаимосвязь между добрыми поступками и общим самочувствием по сравнению с мужчинами. Это может быть связано как с особенностями эмоционального реагирования, так и с социальными установками, поощряющими заботу и участие у представительниц женского пола. Результаты исследования подтверждают: доброжелательность - это не просто этическая норма, но и важный фактор здорового образа жизни. Добрые действия, даже самые мелкие, активируют в организме положительные биохимические реакции, снижают уровень тревожности и улучшают качество сна. Таким образом, доброта становится не только моральной добродетелью, но и практическим инструментом продления жизни. Становится очевидным, что забота о других - это в то же время забота о себе. Чем чаще человек выходит за рамки эгоизма, тем крепче становятся его здоровье и душевное равновесие. В стремлении к долголетию и благополучию стоит помнить: путь к этому лежит не только через спорт и питание, но и через простое человеческое участие.

Другие интересные новости:

▪ Ноутбук HP Chromebook 15

▪ Измерено магнитное поле черной дыры в центре Галактики

▪ Установлен механизм формирования памяти

▪ Ультракомпактные источники питания TRACO TMPS

▪ Экологически чистое топливо на основе углекислого газа

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Моделирование. Подборка статей

▪ статья Хлестаков. Крылатое выражение

▪ статья Где находится центр масс системы Земля-Луна? Подробный ответ

▪ статья Скордия. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Миниатюрный металлоискатель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Фокус-перевертыш. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026