Каталог радиолюбительских схем

По материалам книги Ю.Г.Синдеева Телевизионные антенны.

Зигзагообразные антенны являются широкополосными. В пределах диапазона частот, на который рассчитана антенна, она обладает сравнительно постоянными параметрами. Одно из достоинств антенны - простота изготовления в домашних условиях из подручных материалов. Впервые зигзагообразная антенна была описана в радиолюбительской литературе К. П. Харченко в 1961 году, а ее разновидности многократно публиковались в последующие годы. Полотно зигзагообразной антенны состоит из восьми замкнутых одинаковых проводников, которые образуют две ромбовидные ячейки (рис.1.), соединенные параллельно.

Рис. 1. Схематическое изображение зигзагообразной антенны.

Она хорошо согласуется с 75-омным коаксиальным кабелем без использования согласующих и симметрирующих устройств в диапазоне частот примерно с двукратным перекрытием. Для улучшения направленных свойств антенны ее располагают возле экрана рефлектора, причем полотно можно крепить к экрану не только с помощью диэлектрических, но и металлических стоек, соединяя их с рамками антенны в точках нулевого потенциала.
Зигзагообразная антенна имеет одну пару точек питания (а-б), к которым непосредственно подключается фидер. Антенна имеет линейную поляризацию. Ориентация вектора напряженности электрического поля Е на рисунке показана стрелками.Кабель прокладывается через точку нулевого потенциала П и подвум проводникам полотна антенны подводится к точкам ее питания (рис.2.).

Рис. 2. Подключение кабеля к зигзагообразной антенне.

Здесь оплетку кабеля соединяют с одной из точек питания антенны (той, где проложен кабель), а центральный проводник - с другой. Принципиально оплетку кабеля в точке П тоже нужно замкнуть накоротко на полотно антенны, однако, как показала практика, делать это не обязательно. Достаточно подвязать кабель к полотну антенны в точке П, не нарушая его полихлорвиниловой оболочки.
Зигзагообразная антенна удобна тем, что простота ее позволяет допускать значительные отклонения (неизбежные при изготовлении) в ту или иную сторону от расчетных размеров ее элементов практически без нарушения электрических параметров.
Антенна устанавливается так, чтобы направление на телецентр было перпендикулярно плоскости полотна.
Кривая, показанная на рис.3., характеризует зависимость КБВ от отношения l/h в 75-омном кабеле для зигзагообразной антенны, изображенной на рис.2., а кривая 2 - зависимость КНД от l/h .

Рис. 3. Зависимость КБВ и КНД от l/h для зигзагообразной антенны.

С помощью этих графиков можно построить зигзагообразную антенну, имеющую максимальный КНД на заданной частоте.
Полотно антенны изготавливается обычно из металлических полосок. Ее входное сопротивление в диапазоне частот в значительной степени зависит от поперечных размеров проводников, из которых выполнено полотно. Чем толще (шире) проводники, тем лучше согласование антенны с кабелем. Вообще же для полотна зигзагообразной антенны пригодны проводники самого различного профиля - трубки, пластины, уголки и т. п.
Для улучшения направленных свойств антенны, состоящей из зигзагообразного полотна, применяют плоский экран-рефлектор. Чаще всего он представляет собой ряд проводников, расположенных в одной плоскости параллельно вектору напряженности электрического поля Е. Длина проводников зависит от максимальной длины волны рабочего диапазона h max и размеров активного полотна антенны, которое не должно выступать за пределы экрана. В плоскости вектора Е рефлектор обязательно должен быть несколько больше половины h max. Чем толще проводники, из которых делают рефлектор, и чем ближе они расположены друг к другу, тем меньшая часть энергии, падающей на него, просачивается в заднее полупространство.
Зигзагообразная антенна с рефлектором имеет одностороннюю диаграмму направленности в виде вытянутых эллипсов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, причем задний лепесток практически отсутствует.
По конструктивным соображениям экран не следует делать очень плотным. Достаточно, чтобы расстояния между проводниками диаметром 3... 5 мм не превышали 0, 05... 0, 1 hmin - минимальной длины волны рабочего диапазона. Проводники, образующие экран, можно соединить между собой в любом месте и даже приваривать или припаивать к металлической раме. Во избежание помех не следует допускать, чтобы проводники (полотна антенны или рефлектора) от ветра терлись или касались друг друга.

Рис. 4. Зигзагообразная антенна.

Один из возможных вариантов антенны с рефлектором показан на рис.4.Ее активное полотно состоит из плоских проводников, а рефлектор - из трубок. В местах соединения элементов антенны должен быть надежный электрический контакт.
На величину КБВ в тракте с волновым сопротивлением 75 Ом в значительной мере влияют как ширина планки d пл активного полотна антенны, так и расстояние S, на которое оно удалено от экрана. Максимум КБВ будет при l/h max= 0, 29 и почти не зависит от ширины планки. Для оптимального согласования с кабелем в широком диапазоне частот полотно зигзагообразной антенны следует располагать на расстоянии S > =0,18 hmax. от экрана. С увеличением расстояния S КНД антенны снижается и сужается диапазон частот, в пределах которого направленные свойства антенны не претерпевают заметных изменений.
Таким образом, с точки зрения улучшения КНД антенны расстояние S желательно уменьшать, а с точки зрения согласования - увеличивать.
Для крепления полотна антенны к плоскому рефлектору используют стойки. В точках П-П стойки могут быть как металлическими, так и диэлектрическими.Как говорилось ранее, эти антенны являются широкополосными и антенна, рассчитанная на 5-й канал, будет принимать сигналы 1-5-го каналов (в двукратной полосе частот), а антенна 12-го канала будет принимать сигналы 6-12-го каналов.
Основой для расчета размеров зигзагообразных антенн являются графики на рис.3. Как видно из рисунка, наилучшее согласование имеет место при l/hmax = 0, 29. Выбрав в качестве h среднюю длину волны выбранного диапазона (как уже упоминалось, антенна хорошо работает в двукратном диапазоне частот), можно определить l. В дециметровом диапазоне ширину антенны полотна обычно берут около 20 мм. Расстояние S от полотна до рефлектора выбирают равным 0, 2 h. Расстояние а-б берется равным 15 мм.