Антенны возимых радиостанций (автомобильные) (стр. 2 из 3)

Рисунок 6 Настройка укороченной вертикальной автомобильной антенны с помощью переменной индуктивности

Поскольку конструкция качественной переменной индуктивности сложна, и достаточно трудно самостоятельно сделать виброустойчивую конструкцию, то радиолюбители часто применяют упрощенную схему согласования. Она состоит из высококачественной катушки постоянной индуктивности и переменной емкости (рис. 7). В этом случае индуктивность удлиняющей катушки для работы со штыревой антенной выбирается величиной чуть большей необходимой, а настройка антенны в резонанс осуществляется с помощью конденсатора переменной емкости.

Рисунок 7 Упрощенная схема настройки укороченной вертикальной автомобильной антенны

Настройка автомобильной антенны в резонанс с помощью переменного конденсатора хороша тем, что, используя переключаемый фиксировано блок удлиняющих катушек, ( их переключение с помощью высокочастотных реле можно сделать автоматически при смене диапазонов работы) с помощью конденсатора переменной емкости можно точно подстроить антенну в резонанс.

Входное сопротивление автомобильной штыревой антенны

Входное сопротивление этой антенной системы будет состоять из суммы сопротивления излучения штыря, и сопротивления потерь, в которое входит омическое сопротивление удлиняющей катушки, сопротивления потерь в конденсаторе переменной емкости и сопротивления потерь в «земле» антенны – корпусе автомобиля.

Из-за большой величины значения сопротивления перечисленных выше потерь на диапазонах 40, 80 и 160 м, входное сопротивление автомобильной антенной системы, содержащей короткую штыревую антенну, может находиться в пределах 10-30 Ом. Такое относительно высокое входное сопротивление вполне может быть согласовано с усилителем мощности трансивера при помощью автоматического тюнера трансивера или, используя самодельный простой тюнер.

На диапазонах 6-20 м сопротивление потерь в «земле» и в удлиняющих катушках антенны значительно уменьшается, но в то же время увеличивается сопротивление излучения штыря антенны (см. рис. 2), и входное сопротивление автомобильных антенн в этих диапазонах близко к 50 Ом. Такая антенна прекрасно согласуется с выходным каскадом трансивера. Коэффициент полезного действия работы автомобильных антенн в этих диапазонах достаточно велик.

Установка антенны в автомобиле

Установка антенны в автомобиле показана на рис. 8. Штырь антенны «А» коротким проводником «B» соединен с блоком согласования «C» и коротким отрезком коаксиального кабеля соединен с трансивером. В этой схеме антенной системы высота штыря «А» должна быть максимально возможной, так как именно он обеспечивает излучение антенны. Проводник «B» находится внутри автомобиля и в излучении радиоволн во внешнее пространство не принимает участия. Его емкость на корпус автомобиля входит в общую емкость штыря антенны на «землю». Следовательно, чем больше величина емкости участка «B» на «землю», по отношению к величине емкости штыря антенны «А» на «землю», тем меньше КПД антенной системы.

Рисунок 8 Установка антенны в автомобиле показана

Недопустимо использовать в качестве провода «B» коаксиальный кабель с подключенной к корпусу автомобиля оплеткой. Отрезок «B» должен быть жестко зафиксирован в пространстве, так как при изменении его положения относительно корпуса автомобиля будет меняться его емкость на «землю», следовательно, и резонансная частота антенны. Этот участок можно выполнить из коаксиального кабеля внешним диаметром 9-14 мм со снятой оплеткой. Зафиксировать участок «B» относительно корпуса автомобиля в этом случае можно с помощью скоб. Полезно определить емкость антенны «А» на корпус автомобиля, а затем совместную емкость частей «А» и «B» на корпус, чтобы судить о потерях в соединительной части «B». Емкость на «землю» частей «А» и «B» необходимо знать для расчета значения индуктивности удлиняющих катушек. Для ориентировочного такого расчета можно пользоваться табл. 1. В этой таблице не учитывается индуктивность частей «А» и «B», которая на диапазонах 6 – 20 м будет уменьшать общее значение индуктивности удлиняющей катушки. Паразитные емкости удлиняющих катушек, согласующего конденсатора и переключателя блока «C» на «землю» должна быть минимальна, что необходимо принимать во внимание, конструируя этот блок.

На выходе согласующего устройства будет высокое высокочастотное напряжение во время передачи, что необходимо учитывать в конструкции антенного опорного изолятора. Необходимо стремится к тому, чтобы длина отрезка «D» была минимально возможной. Но это требование не столь критично, как к участку «B». Реально длина коаксиального кабеля от трансивера до согласующего устройства может быть в пределах 2-4 метра. Крайне важно обеспечить хороший электрический контакт с корпусом автомобиля оплетки коаксиального кабеля в двух точках – в месте подключения кабеля к согласующему блоку «C» и в месте подключения к трансиверу.

Суррогатные автомобильные вертикальные антенны

Как видно из приведенного выше описания штыревой антенны возимой радиостанции, наиболее эффективная ее работа возможна лишь при установке антенны на опорном изоляторе в геометрическом центре крыши автомобиля. Однако иногда такая установка антенны невозможна. В этом случае можно использовать суррогатную автомобильную антенну.

Для конструкции суррогатной автомобильной вертикальной антенны возимой радиостанции наиболее просто можно использовать антенну для радиоприемника, находящуюся на крыле автомобиля. В этом случае коаксиальный кабель, идущий к ней, отсоединяется, и соединение антенны с трансивером осуществляется соответственно с описанной ранее схемой. Конечно, расположение антенны на крыле автомобиля не самый удачный вариант. Близость сильноточных цепей автомобильной электрики к антенне и части «В» может служить причиной появления помех приему и, возможно, придется экспериментировать с положением части «В» в пространстве по минимуму помех.

Можно использовать «военную» вертикальную автомобильную антенну типа «куликовка» или антенну другого типа от военной или служебной радиостанции. Такую антенну удобно расположить на заднем бампере автомобиля. Согласующее устройство, может располагаться в багажнике автомобиля. Если предполагается работать только на одном высокочастотном любительском диапазоне, находящемся в пределах 6-12 м, то можно использовать антенну на магните, расположив удлиняющую катушку в основании антенны. Выполнение антенны без подключения корпуса автомобиля в качестве «земли» в месте установки штыря антенны снижает общий КПД работы антенной системы. На любительских диапазонах ниже 15 м работа такой антенной системы будет неудовлетворительной, и ее использование нерационально.

Согласующее устройство автомобильной вертикальной антенны верхних диапазонов

Следует отметить, что для увеличения КПД автомобильной антенны оптимальное расположение удлиняющей катушки - в центре штыря антенны. Но такое расположение центральной катушки большой индуктивности усложняет механическую конструкцию антенны. В этом случае индуктивность центральной катушки выбирается величины выполнимой практически, а антенная система настраивается в резонанс дополнительной удлиняющей катушкой, расположенной в основании штыря антенны. Наиболее оптимально построение такой антенной системы для верхних любительских КВ - диапазонов 6 – 20 метров.

Конструктивно можно выполнить эти катушки фиксированной индуктивности а конструкцию антенной системы выполнить таким образом, чтобы была возможность смены катушек в основании антенны (а может и смены центральной удлиняющих катушек) при изменении диапазона работы. Для эффективного использования антенны необходимо иметь магазин высокодобротных катушек. Для расчета параметров удлиняющих катушек необходимо знать емкость антенна на корпус автомобиля. Определить ее можно с помощью любого RLC – метра, позволяющего точно измерять малые емкости. Затем с помощью таб. 1 определяют приблизительно индуктивность удлиняющей катушки, более точное определение необходимой индуктивности происходит во время настройки антенны. Для дальнейшего согласования антенной системы с коаксиальным кабелем можно использовать переключаемые LC цепи для каждого диапазона работы (рис. 9). Расчет параметров таких цепей приведен, например, в [1]. Входное сопротивление антенной системы на выходе правильно выбранной цепи согласования будет близко к 50 Ом. В этом случае при электронной коммутации согласующих устройств и расположении их непосредственно в блоке «C» (рис. 8) длина кабеля «D» до трансивера может быть любой.