Вертикал с переключаемой диаграммой направленности

Попалась как то мне на глаза антенна с вертикальной поляризацией и переключаемой диаграммой направленности – в середине (смотри скан) расположен четвертьволновый вертикал, а по окружности на концах четырёх противовесов расположены четыре переключаемые штанги. Просто, но логика подсказывала, что эта простота должна обладать неплохим качеством: всего четыре штанги и восемь направлений излучения. Вот только нужно «тянуть» на крышу сразу пять управляющих проводов. Это усложняло схему. Ну и решил я чуть модернизировать – придумал управление на трёх проводах (смотри второй скан). А если в качестве третьего провода использовать оплётку коаксиала, то тогда можно использовать только два провода. Ну а заодно и вместо центрального штыря, использовал уже стоявшую у меня на крыше широкополосную «Морковку» - антенну UW4HW. Во первых, места на крыше уже не хватало, во вторых – не выбрасывать же «Морковку» и, в третьих – задействовал не 8 положений в переключателе, а девять, последнее – с круговой диаграммой направленности. Вроде получилось очень даже неплохо: «Морковка» широкополосна, работает на трёх диапазонах, так ещё и в одном из них (14 МГц) имеет возможность переключать диаграмму направленности (8 положений, плюс 9-е – с круговой направленностью). Правда, при подключении к противовесу одной штанги, диаграмма направленности представляла из себя кардиоиду (для тех, кто незнаком с этим термином объясню более простыми словами – диаграмма похожа на «задницу» - круг с одним провалом-минимумом со стороны установки штанги), а при включении в работу двух штанг, она становится похожа на диаграмму антенны волновой канал с двумя рефлекторами.
Собрал, попробовал в работе – прекрасно работает!
Чуть позже у меня возникла идея применить подобную антенну и в авиации. Дело в том, что самолёты Ан-2 летают очень низко, а потому связь с ними на «УКВ» всегда была проблематичной. Вот и решил я подобную антенну применить на резервной радиостанции. Почему на резервной? Ну, во первых, авиация – дело серьёзное, типовая антенна должна обеспечивать то, на что она рассчитана (круговая диаграмма направленности и широкополосность). А вот когда борт плохо слышно, каждый диспетчер сразу «кидается» к резервной радиостанции. Вот тут то эта антенна с переключаемой диаграммой и пригодилась бы. Изготовил я подобную антенну, монтаж её вёл я с Владимром Яндульским и Владимиром Никулиным (UN7BN – знаете, наверное?). Установили, попробовали в работе – класс получилось. Диспетчер работает на основной радиостанции с типовой антенной (дискоконусная). Если плохо слышно борт или, вообще, не слышно, то он переходит на резервную радиостанцию, пощёлкает все направления и вот оно – связь с бортом прекрасна.
Короче – получилась антенна на славу – оформил её как рацпредложение. Вот только UN7BN не вписали в удостоверение о рацпредложении – потому как он работал не в структуре аэрофлота (он был военным, хотя и базировались они тогда вместе с гражданскими).
Но, прошло некоторое время и от этой чудо-антенны пришлось отказаться. Диспетчера никак не могли привыкнуть к «сложности» управления антенной. Частенько вместо основной радиостанции работали на резервной, при этом забывая переключить антенну в режим круговой направленности. Или пытались вызывать борт с антенной, включенной в другом направлении, либо поочередно вызывая с различными направлениями, а это лишнее время. И даже написанная инструкция по пользованию этой антенной не помогала. Короче, из-за сложности управления и часто возникающими «цейтнотными» моментами в управлении воздушным движением на МВЛ (местные воздушные линии), диспетчеры стали часто называть виновной в причине не установки связи с бортом … саму эту антенну. Короче, в конце концов, пришлось от неё отказаться и заменить стандартной. Приём, естественно, ухудшился, но зато нарекания прекратились!
Следует отметить, что подобное (проблемы по эксплуатации) наблюдалось каждый раз, когда на рабочее место диспетчера устанавливалось новое оборудование. Но разница была лишь в том, что в тех случаях устанавливалось заводское оборудование, а тут самоделка … А на самом деле антенна очень даже хорошо работала.
Ну а статью об антенне UW4HW с переключаемой направленностью помещаю тут полностью – кому может и пригодится. Она у меня отработала более десяти лет, а потом я её подарил начинающему радиолюбителю.
Антенна UW4HW в новом качестве
Антенна UW4HW обладает одним несомненным достоинством - это широкополосность, хотя, именно из-за этого, она сильно "шумит" (особенно в черте города, где присутствует масса индустриальных помех). А, если добавить этой антенне новое качество - направленность? Тогда не только поднимется её коэффициент усиления в выбранном направлении, но и она, одновременно станет менее "шумная", так, как резко сузится её диаграмма направленности в горизонтальной плоскости (коэффициент усиления во всех направлениях, кроме главного лепестка диаграммы резко упадёт).
К таким характеристикам антенны, как широкополосность и многодиапазонность можно добавить и направленность в горизонтальной плоскости. Доработанная антенна представляет собой разновидность фазированной антенной решетки. Конструкция антенны понятна из рисунка 1.
В центре расположена антенна UW4HW рассчитанная на работу в диапазонах 14, 21, и 28 МГц. Вокруг неё на одинаковых расстояниях 5,6 м установлены четыре штанги диаметром 40 мм и высотой 5,6 м. К каждой штанге протянут только один противовес. У основания штанг установлены реле, которые своими контактами подключают штанги по очереди к противовесам. Штанги подключаются поочерёдно в следующем порядке: то одна, то две соседние вместе. Подключенные штанги являются рефлекторами. Антенна имеет восемь положений направленности на диапазоне 14 МГц. Схема управления антенной показана на рисунке 2. Управление осуществляется по трёхжильному кабелю. Если для нейтрального провода использовать оплётку сигнального кабеля, то для управления антенной достаточно будет двух проводов. В первом положении переключателя В1 включено реле К1, во втором положении - реле К1 и К2 вместе, в третьем - К2, в четвёртом К2 и К3 вместе и так далее по аналогии. В положении "9" все реле обесточены и антенна имеет круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости на диапазоне 14 МГц. Диаграммы направленности антенны на этом диапазоне показаны на рисунке 3 при подключении одной штанги и на рисунке 4 при подключении двух штанг одновременно.
В схеме управления применены реле типа ТКЕ52ПД1, применяемые в самолётостроении. Эти реле хорошо работают как при заниженном напряжении, так и при завышенном. Реле при переключении направлений оказываются включенными то по одному, то по два последовательно или по два параллельно. Трёхлетняя эксплуатация этой антенны показала эффективность и надёжность как самой антенны, так и схемы управления. Вместо этих реле испытывались реле типа РЭС-9. Они тоже хорошо работают при такой схеме запитки, но их надёжность оставляет желать лучшего. На передачу корреспонденты оценивали разницу сигнала вперёд-назад в четыре балла, если оказывались в створе излучения антенны. На приём наблюдалась аналогичная картина. На диапазонах 21 и 28 МГц направленность излучения прослеживается слабо, но широкополосность и многодиапазонность сохраняются. Настройка антенны производится изменением длины противовесов (передвигая основание штанги) по наибольшему подавлению излучения назад. КСВ антенны на диапазонах 14, 21, 28 МГц находятся в пределах от 1,2 до 1,9. Антенна хорошо вписывается в габариты крыши стандартного пятиэтажного дома.
Казахстан, Астана, Рубцов В.П. UN7BV.