Согласующее устройство для антенн с неизвестными параметрами

Речь пойдёт о двухпроводной линии переменной длины. Ведь в процессе экспериментов с различными радиолюбительскими антеннами приходится пользоваться согласующими устройствами в виде двухпроводного шлейфа. Это позволяет согласовать антенны практически любого входного сопротивления с любым кабелем или любой двухпроводной линией. 

Но точно рассчитать длину шлейфа и точку подключения кабеля удается только в том случае, если точно известно входное сопротивление антенны и волновое сопротивление питающего фидера. А это чаще всего уравнение с двумя неизвестными. Вот и приходится радиолюбителю резать на кусочки дорогостоящий кабель, подбирая его длину, и, что ещё хуже, делать всё это на рабочей высоте антенны.

Предлагаемое устройство предназначено для облегчения процесса согласования, а также для проведения экспериментов с антеннами и линиями передачи. При этом отпадает необходимость резать кабель и подбирать его длину для антенн с неизвестными параметрами. Недостатком такой конструкции является достаточно ограниченный диапазон волновых сопротивлений линии. При увеличении волнового сопротивления размеры самой конструкции возрастают очень заметно, поэтому и ограничение — волновые сопротивления до 200-240 Ом.

Конструктивно шлейфы выполняются из двухпроводных линий с воздушной изоляцией, несимметричных (коаксиальных) или ленточных кабелей. При этом чаще всего, чтобы шлейф не болтался и не мешал при вращении антенны, его сворачивают в кольцо или бухту. В принципе, это не сказывается на свойствах шлейфа и вполне допустимо.

В предлагаемой конструкции шлейф выполнен в виде двухпроводной линии из голого медного провода, закрепленной на вращающемся барабане.

Двухпроводная линия переменной длины

 

Провод плотно уложен в резьбовую канавку, при этом на каркасе нарезается двухзаходная резьба глубиной 1/3 диаметра провода. Выводы линии, выполненные на торцах каркаса и подвижные отводы, выполненные в виде роликов, скользящих по виткам провода позволяют использовать конструкцию в различных вариантах.

Варианты применения линии с переменной длиной

 

Интересны варианты использования устройства в качестве фазирующей линии (для двухэлементных антенн с активным питанием).

Фазирующая линия для двухэлементных антенн с активным питанием

 

В этом случае достижима очень высокая степень фазирования элементов.

Следует отметить, что в случаях с разомкнутыми шлейфами наблюдается два резонанса, ввиду двух разных разомкнутых отрезков, поэтому для разомкнутых линий следует выбирать общую длину линии переменной длины несколько больше расчётной.

Расположение провода на каркасе

 

Выводы одного провода линии подсоединяются к полуосям каркаса, выводы второго провода – к контактным дискам закреплённым на торцах каркаса. Электрический контакт с выводами осуществляется с помощью пружинной “булавки”, обхватывающей латунный наконечник оси и пружинной пластины, закреплённой на внутренней стороне щёчки.

Изменение электрической длины линии осуществляется с помощью роликовых токосъёмников, прижимаемых к внешней стороне провода, образующего линии. Ролики могут свободно перемещаться по шпилькам при вращении каркаса.

 

Указаны только те размеры, которые можно сохранять вне зависимости от диапазона использования и размеров каркаса устройства. На каркасе выполняется резьбовая канавка в соответствии с выбранным волновым сопротивлением линии и требуемой длиной регулируемого отрезка. При этом расстояние между соседними витками линии должно быть в 2 раза больше расстояния между проводами линии. Это будет способствовать снижению потерь в линии. Расстояние между проводами должно быть рассчитано в соответствии с заданным значением волнового сопротивления линии.

Крепление устройств токосъёма может быть выполнено любым способом. При изготовлении важно обеспечить полукруглый профиль роликов, с радиусом закругления, равным радиусу провода. В качестве материала каркаса лучше всего взять фторопласт, так как он наиболее долговечен и устойчив к высоким температурам, которые могут возникнуть в случае неплотного контакта в устройствах токосъема.

Все детали токосъёма и отводов линии выполняются из латуни. Желательно применить серебрение этих деталей, а также проводов линии.

Сложность вызывает только изготовление каркаса. При его изготовлении желательно использовать резец с полукруглой заточкой. Радиус заточки должен быть равен радиусу применяемого для линии провода Этим резцом можно выточить канавку на ролике и канавки на каркасе.

При изготовления каркаса сначала с заданным шагом резьбы протачивают одну резьбовую канавку, затем сместив резец на расстояние равное расстоянию между проводами линии, протачивают вторую резьбовую канавку с тем же шагом. Щёчки лучше изготавливать после того как выточены каркас и ролики, так легче определить место под шпильки. Пружины необходимо подбирать так, чтобы каркас вращался легко, а ролики не соскальзывали с провода.

Если планируется долговременная эксплуатация линии, её нужно поместить в герметичный кожух, сделав нужное количество выводов из него.

При желании разместить устройство поближе к рабочему месту, можно соединить его с антенной полуволновыми повторителями из любого кабеля.

Интересен вариант применения устройства в качестве шлейфа рефлектора для антенн Delta Loop с переключаемой диаграммой направленности. В этом случае есть возможность более точно настраивать антенну при изменении направления излучения.

Каркас линии передач

 

Устройство (опытный образец) было проверено с антенной DELTA ROOST, легко получен КСВ на заданной частоте 1,0 и не более 1,3 на границах диапазона 14 МГц. При замене питающего кабеля с 50 Ом на 75 Ом, потребовалось всего несколько секунд для приведения КСВ в норму.

Огромная благодарность Юрию Никитину (RA9LO) за его простую, но нужную программу, позволившую сэкономить массу времени и кабеля при проведении экспериментов, и сподвигнувшую автора на разработку этого устройства.

Н.Филенко UA9XBI

73!