Антенна с вертикальной поляризацией DDRR (W6UYH)

Антенна выглядит конструктивно довольно-таки необычно. Поляризация у неё вертикальная, была предложена американским радиолюбителем W6UYH и носит название DDRR (Directional Discontinuity Ring Radiator). Иногда эту антенну называют ещё Hula-Hoop-антенной или просто круговой антенной. 

Конструктивная схема антенны DDRR, приведена на рис. 1.

Рис. 1

Антенна представляет собой диск из жести, который выполняет функцию заземляющей проводник в виде обруча. Обруч в одном месте разомкнут, а один конец обруча в месте разрыва изогнут и соединён электрически с заземляющим диском (точка В). Расстояние в месте разрыва обруча составляет А. Второй конец обруча соединяется с заземляющим диском через укорочения и ёмкостной нагрузки получается четвертьволновый резонатор.

Для того, чтобы можно было согласовать антенну на нескольких резонансных частотах, длину обруча выбирают несколько короче требуемой, а точную настройку производят с помощью конденсатора С1. Конденсатор включен в точку максимума напряжения, что предъявляет к нему высокие требования по напряжению. При питании антенны DDRR с помощью коаксиального кабеля используют гамма-образную схему согласования, для чего оплетку кабеля соединяют с заземляющим диском, а внутренний проводник соединяют с точкой на обруче, в которой полное сопротивление равно волновому сопротивлению коаксиального кабеля. Эта схема позволяет согласовывать любой коаксиальный кабель с любым волновым сопротивлением.

DDRR антенна имеет круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. В вертикальной плоскости угол вертикального излучения тем меньше, чем больше диаметр заземляющего диска по отношению к диаметру D излучателя, при этом растёт соответственно и эффективность антенны. Увеличению эффективности антенны способствует подключение к заземляющему диску радиальных проводников возможно большего количества. Следует обращать внимание на качество электрического контакта при подключении радиальных проводников к диску.

DDRR антенну можно использовать в качестве многодиапазонной. Если, например, антенна оптимально согласована для диапазона 10 м (15 м), то она будет работать и в диапазоне 15 м (20 м), при этом следует учитывать некоторое падение эффективности антенны. Размеры антенны DDRR приведены в таблице 1. В таблице не указан диаметр заземляющего диска, который должен быть несколько больше диаметра излучателя.

Таблица 1

Начальную настройку антенны производят с отключенным кабелем питания. С помощью гетеродинного индикатора резонанса (ГИР), измерительная катушка которого подносится к отогнутому в сторону диска участку обруча измеряют резонансную частоту. Корректировку частоты до необходимой производят вращением построечного конденсатора С1.

Далее переходят к согласованию антенны с кабелем питания. Для этого антенна возбуждается на необходимой частоте через подсоединённый коаксиальный кабель. Измерительным прибором является рефлектометр, с помощью которого на поверхности обруча находят точку, при подключении к которой внутреннего проводника коаксиального кабеля в самом кабеле возникают минимальные стоячие волны. На этом настройка закончена.

Изменение частоты внутри диапазона осуществляют изменением емкости конденсатора С1, при этом рефлектометр остается подключенным к кабелю питания, являясь контрольным прибором для индикации частоты резонанса. Разумеется, конденсатор С1 должен быть хорошо защищён от влияния метеоусловий, для этого его следует поместить в герметичную коробочку. Неплохим решением является дистанционное управление вращением якоря конденсатора, с помощью диэлектрических шнуров или электрической системы управления.

Для изготовления обруча излучателя используют медную или алюминиевую трубку, можно использовать также другие сечения профилей. В качестве временного решения можно использовать внешнюю оплётку толстого коаксиального кабеля, правда при этом возрастут потери, за счёт того, что оплётка коаксиального кабеля свита из нескольких медных проводов.

Если предполагается эксплуатировать антенну в двух диапазонах, то максимальная ёмкость переменного конденсатора С1 должна примерно в 5 раз превышать значение ёмкости, указанной в таблице 1, чтобы обеспечить резонанс и в более низкочастотном диапазоне. Если же предполагается работа только в одном диапазоне, то диаметр трубки d излучателя можно уменьшить, что приведёт к сужению полосы пропускания, однако с помощью конденсатора С1 можно всегда осуществить необходимую частотную корректировку.

В случае использования антенны DDRR в качестве приёмной, сужение полосы пропускания является преимуществом, так как позволяет селектировать зеркальные станции и перекрёстную модуляцию.

В таблице 1 под высотой Н понимается минимальная высота антенны над поверхностью земли. Увеличение высоты Н ведёт к увеличению эффективности антенны. Расстояние Х даёт примерное представление о нахождении точки оптимального согласования на обруче излучателя. Это расстояние зависит от высоты H, диаметра проводника обруча d, волнового сопротивления кабеля и проводящей способности земли, диаметра заземляющего диска. Поэтому это расстояние не подлежит расчёту и может быть определено только опытным путем.

Экспериментальные исследования показали, что DDRR антенна имеет коэффициент усиления примерно на 2,5 дБ хуже, чем у четвертьволнового вертикального излучателя полной длины. Для случая размещения антенны, например на больших плоских крышах, и при эксплуатации её особенно в низкочастотных диапазонах, эта антенна является идеальным решением.

Очень удобна эта антенна при применении её в мобильном варианте, например, для диапазонов 10 и 15 м, так как роль заземляющего диска в этом случае играет крыша транспортного средства. В этом случае антенна не является помехой при въезде в гараж и не служит источником опасности. Кроме того при быстрой езде антенна не подвержена вибрации от воздействия набегающего потока воздуха.

 

Карл Ротхаммель «Антенны»

73!