Укороченная рамочная антенна

Рамочные антенны поддаются укорочению. Для уменьшения радиуса вращения в боковых минимумах напряжения подключают отрезки провода, исполняющие здесь роль концевых ёмкостей. В отличие от антенн с развёрнутыми элементами, рамочные конструкции позволяют удобно размещать концевые нагрузки без существенного увеличения ветровой и статической нагрузок и полностью отказаться от применения в пучностях тока удлиняющих катушек, чреватых потерями и снижением КПД антенны.

Сопротивление излучения мало меняется по сравнению с полноразмерной рамкой, так что при укорочении рамки полоса частот практически не сужается.

Рис. 1. Схемы укороченных рамочных элементов

На рис. 1 приведены схемы укороченных рамочных элементов с концевой нагрузкой. Вариант, изображённый на рис. 1.a, хорошо подходит для ромбической рамки. Цепочка емкостей в центре должна быть как можно длиннее при минимальных потерях, поскольку её положение  совпадает с максимумом напряжения. Отрезки провода под углом 45° служат для тонкой настройки.

Другой вариант (рис. 1.б) известен как рамка с ёмкостной настройкой (Capacitor Tuned Quad, C-T-Quad). В нём облегчена подстройка частоты, но требуется переменный конденсатор очень высокой электрической прочности.

Самой удачной по механическим и электрическим свойствам следует признать схему рамки на рис. 1.в. Такая укороченная квадратная петля строится прежде всего для работы в диапазоне 20 м, причём на практике добиваются укорочения до 40%. Это означает, например, уменьшение длины стороны квадрата в 20-метровом диапазоне с 5,30 до 3,18 м.

G3YDX описал мини-рамку 20-метрового диапазона, схема которой представлена на рис. 1.в. Устройство рамки и её параметры приведены на рис. 2. Периметр уменьшен на 40% относительно полномерного варианта. Несущая крестовина изготавливается из четырёх бамбуковых (лучше – стеклотканевых) штанг длиной по 2,25 м. На них крепятся отрезки провода длиной по 0,97 м, которые служат для настройки частоты посредством волномера после окончательного монтажа антенны.

Рис. 2. Элемент рамочной мини-антенны G3YDX для 20-метрового диапазона

Элемент питается через симметрирующее устройство 75-омным коаксиальным кабелем. Практика показывает, что во многих случаях рамочному элементу вообще не требуется симметрирующее устройство.

Нетрудно построить и двухэлементную рамочную мини-антенну, установив на расстоянии 2,60 м (0,122 λ) рамку-рефлектор тех же размеров, что и активный элемент. Действие такой рамки в качестве рефлектора обеспечивается настроечным шлейфом длиной 1,5 м, подключаемым к рамке-рефлектору согласно схеме на рис. 3

Рис. 3. Схема двухэлементной рамочной антенны

Судя по данным в таблице, входное сопротивление полномерной двухэлементной рамочной антенны составляет 55 Ом при расстоянии излучатель-рефлектор 0,12 λ. Входное сопротивление мини-рамки убывает до 22 Ом из-за укорочения элементов.

Таблица. Размеры двухэлементных рамочных антенн

Чтобы обеспечить питание по кабелю произвольной длины, активный элемент снабжается гамма-образным согласующим устройством длиной l = 0,90 м (см. рис. 4).

Рис. 4. Активный элемент рамочной антенны с гамма-образным согласованием

Для провода диаметром 2 мм расстояние D равно 40 мм, а ёмкость С задаётся переменным конденсатором максимальной ёмкостью 100 пФ. Такое устройство делает излишним симметрирование. Рамке меньших габаритов свойственно меньшее усиление по сравнению с полномерной рамочной антенной. По утверждению G3YDX, усиление его антенны уменьшилось лишь на 0,5 дБ, так что тщательная настройка должна обеспечивать усиление до 5 dBd.

По тем же причинам полоса пропускания несколько сужается и составляет около 200 кГц для диапазона частот, в котором КСВ не превышает 2. Диаграмма направленности во многом аналогична диаграмме полномерной двухэлементной рамочной антенны.

К. Ротхаммель

73!