УКВ антенна (рамочная) из коаксиального кабеля

Рамочные антенны делают иногда из оплётки коаксиального кабеля. Один из вариантов подобной антенны есть во второй части  книги И. Гончаренко «Антенны КВ и УКВ». Описываемый вариант имеет много плюсов (дешевизна, широкая полоса, быстрота изготовления), но есть и минус. 

Входное сопротивление круглой или квадратной рамки — около 120 Ом, а фидер обычно имеет волновое сопротивление 50 Ом. Вариантов согласования в данном случае всего два. Можно растянуть рамку в узкий прямоугольник с соотношением сторон 1:2. Только при такой форме она имеет входное сопротивление 50 Ом. Однако это решение неудобно с конструктивной точки зрения. А при более привычной и удобной форме рамки (круг, квадрат) для согласования надо применять согласующее устройство. Это тоже не украшает конструкцию из-за необходимости вводить дополнительные элементы.

В статье приведено описание удобного конструктивного варианта выполнения рамки и её согласующего устройства (на входное сопротивление 50 Ом) из одного цельного куска коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом.

Идея заключается в том, чтобы использовать в качестве согласующего устройства λ/4 отрезок коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, который трансформирует 120 Ом в 50 Ом. А из такого же кабеля сделать и саму рамку антенны.

Рис. 1

Получившаяся конструкция показана на рис. 1. Антенну делают из куска кабеля 75 Ом (например, RG-59, как на этом рисунке). Длину его выбирают из следующих соображений.

Электрический периметр самой рамки должен быть 1,03… 1,05λ — на УКВ требуются повышенные значения коэффициента удлинения из-за большого (относительно длины волны) диаметра проводника рамки. Но в нашем случае он сверху покрыт довольно толстым слоем пластика (внешняя изоляция), который оказывает заметное укорачивающее действие и компенсирует коэффициент удлинения. Поэтому физический периметр рамки из кабеля получается около 1λ.

Небольшие неточности (например, из-за разброса диэлектрической проницаемости изоляции кабеля) не страшны. Полоса пропускания антенны получится большой, и это прощает небольшие погрешности при её изготовлении.

Электрическая длина согласующего отрезка должна быть Я/4. А физическая — в коэффициент укорочения Кук (внутренний, из паспорта кабеля) раз меньше. Полная длина отрезка кабеля равна сумме вышеупомянутых длин. Например, для RG-59, у которого коэффициент укорочения 0,66, полная длина составит 1λ+0,66λ/4=1,165λ.

Изготавливают эту антенну так. Отрезают кусок коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом — его длина должна быть немного больше рассчитанного выше значения. На его верхнем конце оплётку срезают на длину несколько миллиметров, а центральный проводник оголяют.

От разделанного верхнего конца отступают ровно на одну длину волны, и в этом месте аккуратно вскрывают внешнюю изоляцию кабеля, не повреждая оплётку, так, чтобы её фрагмент был доступен для пайки. В этом месте к оплётке припаивают центральный проводник верхнего конца, и это соединение гидроизолируют (например, термоклеем). Получившейся петле придают форму круга или квадрата.

Нижний конец кабеля подключают либо непосредственно к антенному гнезду трансивера с выходным сопротивлением 50 Ом, либо к основному фидеру с волновым сопротивлением 50 Ом.

По вышеописанному рецепту была изготовлена измерительная антенна на частоту 290 МГц (λ=1,03 м) из отрезка коаксиального кабеля RG-59 длиной 1,2 м (1,165λ). Зависимость КСВ этой антенны от частоты показана на рис. 2.

Рис. 2

Полоса по уровню КСВ<1,5 получилась 30 МГц. Это означает, что аналогичные антенны с большим запасом по частоте и низким КСВ перекроют целиком любительские диапазоны 144 или 430 МГц.

Изготовление описанных УКВ рамочных антенн (любительские УКВ-диапазоны, Wi-Fi, GPS, PMR и тому подобное) потребует всего полчаса времени и небольшие затраты на приобретение кабеля, разъёма и термоклея.

Автор: Игорь Гончаренко