Balkonantennen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / HF-Antennen

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Heute, wie in den Anfängen des Amateurfunks, sind viele Funkamateure (aus verschiedenen Gründen) gezwungen, "Balkon"-Antennen zu verwenden. Eine interessante Lösung zum "Balkon-GP" bietet der Autor dieses Artikels.

Wie aus der Antennentheorie bekannt ist, ist es zur Bestimmung der Intensität des von einer Sendeantenne erzeugten elektromagnetischen Feldes erforderlich, diese Antenne als eine Menge ihrer Segmente - Elementarstrahler - darzustellen. An jedem Empfangspunkt ist die von der gesamten Antenne erzeugte Feldstärke die Summe der Feldstärkewerte, die von den Emissionen jedes dieser Segmente erzeugt werden. Die Stärke des von einem separaten Elementaremitter erzeugten Feldes ist wiederum proportional zu dem durch ihn fließenden Strom und seiner Länge.

Um den durch jeden Elementarstrahler fließenden Strom zu bestimmen, ist es notwendig, das Gesetz der Stromverteilung in der Antenne zu kennen, das vom Antennentyp abhängt. Das Gesetz der Stromverteilung in einem Viertelwellen-Vibrator ist in Abb. 1, a. Es hat Kosinuscharakter.

Ris.1

Natürlich ist es nicht möglich, einen ausgewachsenen vertikalen Viertelwellen-Vibrator für das 28-MHz-Amateurband oder 27-MHz-CB-Band auf einem Balkon zu installieren, geschweige denn einen Halbwellen-Vibrator oder einen gängigen 5/8l-Vibrator. Daher werden verkürzte Antennen als Balkonantennen verwendet.

In Industrieantennen für Mobilfunkgeräte (und das sind Antennen mit einer Länge von weniger als einer Viertelwellenlänge) werden Verlängerungsspulen verwendet, um den kapazitiven Anteil der Eingangsimpedanz zu kompensieren. Die Stromverteilung in einem verkürzten Vertikalrüttler mit Verlängerungsspule ist in Abb. 1b dargestellt. Gegenüber dem Viertelwellen-Vibrator ist der untere Teil der Antenne in ihm sozusagen ausgeklammert, statt dessen ist eine Induktionsspule (Verlängerungsspule) Lud eingebaut. Da der Strom im unteren Teil des Viertelwellen-Vibrators maximal ist, schließen wir durch Verkürzen der Antenne auf diese Weise ihren effizientesten Teil aus (die Stromverteilung ist in Fig. 1b durch eine gepunktete Linie dargestellt).

Es stellt sich eine berechtigte Frage: Ist es möglich, die Antenne so zu kürzen, dass nicht der untere, sondern der obere Teil, in dem der Strom minimal ist, ausgeschlossen wird? Es gibt ein solches Verfahren, und Antennen dieses Typs werden beispielsweise häufig als Sender von Mittelwellenradiosendern verwendet. Die in diesem Artikel vorgeschlagene Antenne ist genau dieser Antennentyp.

Um das Funktionsprinzip und die Vorteile der vorgeschlagenen Antenne zu verstehen, möchte ich das Funktionsprinzip solcher Antennen allgemein erläutern. Der obere Teil eines Viertelwellenvibrators (Abb. 1, a) kann als separater Vibrator dargestellt werden, dessen Länge weniger als ein Viertel der Wellenlänge beträgt. Der Eingangswiderstand eines solchen Vibrators hat kapazitiven Charakter. Daher kann mit einigen Annahmen der obere Teil des Viertelwellen-Vibrators durch einen Lastkondensator mit der geeigneten Kapazität Cn ersetzt werden. Eine Antenne dieses Typs sowie die Stromverteilung darin sind in Fig. 1c gezeigt. Wie aus der Abbildung ersichtlich, ist die Stromverteilung in dieser Antenne günstiger im Vergleich zu der Stromverteilung in einer verkürzten Antenne mit Verlängerungsspule (Abb. 1b). Mit anderen Worten, bei gleicher Baulänge einer Antenne mit Verlängerungsspule und einer Antenne mit kapazitiver Last ist die effektive Länge (Höhe) der letzteren größer. Auch das Fehlen einer Verlängerungsspule bei einer kapazitiv belasteten Antenne ist ein Vorteil. Schließlich fällt bei Antennen, bei denen eine Verlängerungsspule verwendet wird, ein erheblicher Anteil der Verluste auf diese spezielle Spule.

Auf Abb. 2 zeigt eine einfach zu bauende, aber recht effektive Balkonantenne für das 28-MHz-Amateurband oder das 27-MHz-CBS-Band. Ein Merkmal seines Designs ist, dass die Antenne nicht über die Ränder des Balkons hinausragt, keine Verlängerungsspule hat und die Metallteile des Balkons selbst als Gegengewichte verwendet werden. Die Antenne kann auf dem Balkon einer Wohneinheit hergestellt werden, bei der eine Metallkonstruktion (normalerweise in Form eines geschweißten Gitters) als Basis für den Außenzaun (Brüstung) verwendet wird. Das Metallgeländer des Balkons Ihrer Wohnung kann durchaus die Funktion von Antennengegengewichten übernehmen, und das Metallgeländer des Balkons darüber - die Rolle der "Erde" im kapazitiven Lastkreis.

Ris.2

Das Geflecht des Koaxialkabels wird mit der Metallbrüstung (Handlauf) des Balkons verbunden. Der Kondensator Cn ist mit einem Anschluss mit dem oberen Punkt der Antennenbahn und mit dem anderen Anschluss mit dem unteren Teil der Metallbrüstung des Balkons im Obergeschoss verbunden. Die Kondensatorkapazität Cn wird mit einer Länge des Vibrators (Antennenblatts) von 1,6 m gewählt. Dies entspricht normalerweise einer Deckenhöhe einer Wohneinheit von 2,5 m. Wenn die Länge des Vibrators unterschiedlich ist, kann die Kapazität Cn davon abweichen das angedeutet. Je länger der Vibrator ist, desto kleiner sollte die Kapazität Cn sein.

Das Design der Antenne ist in Abb. 3 dargestellt. 1. Die Antennenfolie besteht aus einem Antennenkabel (der Querschnitt ist nicht kritisch). Es können mehrere Litzen isolierte Drähte verwendet werden. Die Enden der Drähte müssen abisoliert und zusammengelötet werden. Die Isolatoren an den Enden der Bahn sind in Form von Platten aus Textolith oder einem anderen erhältlichen Isoliermaterial hergestellt. Trimmerkondensator Cn - Keramikscheibe Typ KPK-XNUMX. Der untere Antennenisolator wird mit zwei Schrauben am Zaun befestigt, die zusätzlich durch Klemmen einen zuverlässigen elektrischen Kontakt zwischen Kabelmantel und Balkonbrüstung aus Metall gewährleisten müssen. Es ist auch notwendig, ein Befestigungsloch im unteren Teil der Brüstung des darüber liegenden Balkons zu bohren. In dieses Loch wird auch ein Bolzen eingeschraubt, der für einen zuverlässigen Kontakt die Klemme festklemmen muss, an die der mit dem Rotor des Abstimmkondensators Cn verbundene Draht vorher gelötet werden sollte.

Ris.3

Die Antenne wird mit einem SWR-Meter abgestimmt. Durch Einstellen des Trimmerkondensators Cn wird ein minimales SWR in der Mitte des Arbeitsbereichs erreicht.

Um Niederschlag auf dem Trimmerkondensator zu vermeiden, sollte nach dem Abstimmen eine Plastiktüte auf die Platine mit dem Kondensator gelegt werden, die dann fest um den Draht gewickelt werden sollte, der von dieser Platine zum oberen Balkon führt. Der untere Rand des Beutels muss frei sein - dies verhindert die Bildung von Kondenswasser im Inneren des Beutels und verhindert, dass sich dort Feuchtigkeit ansammelt.

Es sei darauf hingewiesen, dass die vorgeschlagene Antenne nicht für den Betrieb mit einem Leistungsverstärker geeignet ist. Erstens ist bei dieser Antenne wie bei einem Viertelwellen-Vibrator die Spannung am oberen Ende des Vibrators um ein Vielfaches höher als die Spannung, die der Antenne vom Speiser (am unteren Punkt des Vibrators) zugeführt wird. Wenn daher die Eingangsleistung etwa 20 W übersteigt, kann der Abstimmkondensator Cn brechen, und wenn Feuchtigkeit eindringt, kann sogar bei einer niedrigeren Leistung ein Durchbruch auftreten. Zweitens können bei einer großen Eingangsleistung ziemlich große HF-Spannungen an den Metallgeländern der Balkone anliegen. (Bis 20 Watt können diese Spannungen keine Probleme bereiten.) Bei Verwendung anderer Balkonantennen ist es jedoch aus hygienischen und hygienischen Gründen nicht empfehlenswert, mit hohen Leistungen zu arbeiten.

Ohne Änderungen am Design (nur eine Kondensatoranpassung ist erforderlich) funktioniert die Antenne im 27-MHz-Band (CB) einwandfrei. Eine gekürzte Antenne mit kapazitiver Last ist meiner Meinung nach einfach perfekt für den Balkon einer WG. Besonders gute Ergebnisse bei der Arbeit an einer Balkonantenne werden erzielt, wenn sich die Funkstation in einem der oberen Stockwerke eines mehrstöckigen Gebäudes befindet und auch wenn die Richtung zum Korrespondenten innerhalb eines von der Hauswand begrenzten Halbkreises liegt der Seite des Balkons (± 90 ° von der senkrechten Richtung zur Wand).

Literatur

1. Radio 1/2000, S.65-66

Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru

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