Радиолюбительские антенные устройства

Антенное устройство выполняет важную роль в люби­тельской радиосвязи, а именно:

- излучает энергию передатчика в свободное пространство в виде энергии электромагнитного поля.

- принимает из свободного пространства энергию электромагнит­ного поля и передает ее в приемник.

Отсюда следует, что антенное устройство является звеном, связывающим передатчик с приемником посредством свободного пространства. Антенное устройство обычно содержит:

- собственно антенну вместе с несущей конструкцией (•напри­мер, мачты с оттяжками)) а также механизм, осуществляющий изменение ориентации антенны, линию питания (фидер),

- вспомогательные элементы (для подстройки, симметрирования и т. п.),

- дополнительное оборудование (контрольно-измерительный ком­плекс, заземление, устройства для обеспечения безопасности и т. д.).

Классификация радиолюбительских антенн

При идеальных условиях распространения на линиях ра­диосвязи в диапазоне коротких волн (KB) достаточно удовлетвори­тельный прием может быть обеспечен с помощью куска провода длиной в несколько метров. В этих условиях качество приема оп­ределяется свойствами используемого приемника (селективностью, стабильностью и т. п.). В реальных условиях, в которых работа- юг радиолюбители (слабый уровень сигнала, наличие помех и пр.), необходимо применять направленные антенны, .например такие, ка­кими пользуются на передающих станциях.

В теории антенн доказывается теорема взаимности, из кото­рой следует, что характеристики излучения передающей антенны и характеристики той же самой антенны, работающей в приемном режиме, идентичны. Поэтому для анализа антенн достаточно по­знакомиться со свойствами антенн в режиме передачи, чтобы иметь полную информацию о характеристиках антенн в режиме приема.

Наиболее рационально применять одну и ту же антенну как для приема, так и для передачи, так как в этом случае максимально используются ее направленные свойства. Однако для этого тре­буются переключающие устройства, которые осуществляют комму­тацию антенны то с передатчиком, то с приемником.

В случае использования двух антенн, разнесенных на доста­точное расстояние друг от друга, трудно добиться идентичности характеристик излучения обеих антенн и, следовательно, оптималь­ной работы станции в целом.

В другом случае, когда приемная и передающие антенны на­ходятся вблизи друг от друга и имеют одинаковое построение, ме­жду ними возникает сильное взаимодействие, благодаря чему на выходе приемной антенны, т. е. на входе приемника, возникает сильная помеха, наведенная собственным передатчиком станции.

В диапазоне ультракоротких волн (УКВ) в стационарных ус­тройствах, как правило, применяются направленные антенны. Для переносных станции в этом диапазоне, как правило, используются антенны, имеющие круговую диаграмму направленности. В диапа­зоне УКВ передатчик и приемник обычно работают на одну и ту же антенну. Исключение составляют антенные устройства специ­альных *линий связи.

Радиолюбитель, намеревающийся сконструировать свою стан­цию, обладающую высокими качественными показателями работы, всегда стоит перед решением вопроса: какую именно антенну вы­брать?

Обращение к журнальным статьям создает, как правило, у радиолюбителя впечатление, что существует огромное число раз­личных типов антенн, среди которых он должен сделать единст­венно правильный выбор. И зачастую радиолюбитель выбирает ту или иную антенну на основании информации, полученной от своих коллег-радиолюбителей, которые в силу различных частных при­чин широко рекламируют какую-либо одну из антенн (как правило, ту, которой они пользуются) и весьма неодобрительно высказыва­ются о других типах антенн.

Для того чтобы радиолюбитель мог сознательно выбрать тип антенны, крайне необходимо, на наш взгляд, знать хотя бы в минимальном объеме основные сведения как по теории антенны, так и по теории распространения радиоволн.

Читатель должен отдавать себе полный отчет в том, что ан­тенна не является устройством неограниченных возможностей. Воз­можности получения высоких качественных показателей работы антенн и, в первую очередь, антенн для радиолюбительских станций ограничены. Однако правильный выбор антенны позволя­ет радиолюбителю наилучшим образом использовать передатчик станции, получить наибольший уровень сигнала, а в ряде случаев — наибольший уровень отношения сигнал/помеха на входе приемника.

Для того чтобы читатель мог легче ориентироваться среди двухсот встречающихся типов любительских антенн, введено деление любительских антенн на основные типы. Это деление в большинстве своем совпадает с делением, принятым для профессиональных антенн.

Авторы наряду с профессиональной терминологией используют терминологию, рас­пространенную среди радиолюбителей, которая часто заимствова­на из иностранной литературы.

Антенна является устройством, участвующим в процессе передачи электромагнитной энергии из линии питания в свободное про­странство, и наоборот. Каждая антенна имеет активный элемент, например, вибратор, а также может содержать один или более пассивных элементов Активный элемент антенны — вибратор, как правило, непосредственно соединен с линией питания. Появление переменного напряжения на вибраторе связано как с распростра­нением волны в линии питания, так и с возникновением электро­магнитного поля вокруг вибратора.

Пассивные элементы в конструкции антенны выполняют сле­дующие функции:

формируют электромагнитное поле определенной структуры, обеспечивающей необходимые направленные свойства антенны, обеспечивают взаимное согласование сопротивлений системы «свободное пространство — антенна — линия питания».

По способу излучения всех антенн можно разделить на три основные группы: линейные антенны, апертурные антенны, антен­ны поверхностной волны.

Линейная антенна. Эта антенна имеет вид провода или сис­темы проводов, длина которых значительно превышает их попереч­ный размер. Обычно для линейных антенн отношение длины вол­ны к диаметру провода превышает 1000. Характеристики излуче­ния линейной антенны определяются распределением токов на проводах и их взаимной ориентацией. К этой группе антенн отно­сятся вибраторные антенны, ромбические антенны и т. п. Чаще всего эти антенны используются в диапазоне коротких волн.

Апертурная антенна. Эта антенна характеризуется наличием поверхности (апертуры), на которой происходит трансформация энергии, распространяющейся в линии питания, в энергию излуче­ния. Размеры апертуры обычно значительно превышают длину вол­ны Характеристики излучения апертурной антенны в основном оп­ределяются структурой электромагнитного поля на апертуре. Ти­пичным представителем этой группы антенн является зеркальная параболическая антенна. Более подробно Антенны и их классификацияАнтенны и их классификация