Antena directivă pentru trei benzi, G4ZU

La acest tip de antenă alimentarea elementului vibrator se face printr-o linie de alimentare acordată. Funcţionarea acestei antene poate fi explicată observînd distribuţia curentului pe lungimea de 20 m a unui segment de linie bifilară (fig. 194).

La o lungime de undă de 20 m, se formează pe linie două semiunde; la o lungime de undă de 15 m — trei semiunde, iar la 10 m — patru semiunde.

Micile nepotriviri în obţinerea rezonanţei în linie la diferite lungimi de undă se elimină folosind un circuit de acordare. Dacă la capătul superior al liniei se vor îndoi în unghi drept două segmente de linie de lungimi egale, distribuţia curentului nu se modifică, dar segmentele formează un rezonator simetric ce radiază unde electromagnetice (fig. 195).

În ambele figuri, distribuţia curentului nu este redată exact ca în realitate, cînd la capătul de jos al liniei nu avem niciodata un nod de curent, dar acordarea se poate obţine cu ajutorul unui dispozitiv de acordare, şi de aceea pentru simplificarea desenului s-a admis această prezentare.

Din fig. 195 rezultă că se obţine rezonanţa în toate cazurile, dar partea desfăşurată a liniei (cele două segmente de linie) nu este acordată pe frecvenţa de lucru şi deci această parte lucrează în ansamblul format cu linia de alimentare.

Practic, tuburile din care se confecţionează elementul radiant vor avea 365—385 cm, deci dimensiunile corespunzătoare unui vibrator ce lucrează în banda de 15 m. Lungimea liniei de alimentare este de circa 16,5 m, acordarea exactă realizîndu-se cu ajutorul dispozitivului de la capătul inferior.

Deoarece linia de alimentare poate avea orice impedanţă, dar pierderile să fie mici, se foloseşte o linie de alimentare cu două conductoare cu izolaţie aeriană, al cărei coeficient de scurtare este 0,82, lungimea liniei devenind în practică 13,5 m.

Legatura dintre linia bifilară şi elementul radiant se face printr-un segment scurt, din cablu panglică, de 300 Ω impedanţă. Diferenţa dintre coeficientul de scurtare a acestui cablu panglică, respectiv 0,98, şi cel al liniei duble de conductoare izolate aerian — 0,82 — cere o modificare corespunzătoare a lungimii liniei de alimentare, care se compensează însă cu dispozitivul de acordare.

Dependenţa ansamblului de lungimea liniei de alimentare se poate elimina, folosind la capătul inferior al liniei pentru cuplare un circuit simetric în π montat la ieşirea radioemiţătorului. În acest caz avem şi avantajul suprimării armonicilor cu frecvenţe superioare celei de lucru. în fig. 196 este prezentat vibratorul antenei cu linia de alimentare.

Folosind pentru acordare circuitul simetric în π, linia de alimentare poate varia în limite largi, funcţie de condiţiile focale.

Reflectorul antenei este arătat în fig. 197 a. Funcţionarea lui se explică prin teoria liniilor duble de conductoare şi a conductoarelor rectilinii. Un conductor rectiliniu are distribuite pe lungimea lui inductanţă şi capacitate, şi fiind deschis la capete poate fi considerat un circuit oscilant deschis, atunci cînd lungimea conductorului este egală cu λ/2 sau cu un număr multiplu de λ/2.

O linie dublă de conductoare deschisă reprezintă în serie o capacitate, deşi are şi o oarecare inductanţă. O linie dubla închisă reprezintă în serie o inductanţă şi are o mică componentă capacitiva. În acest mod, o linie deschisă cu două conductoare poate fi înlocuită cu o capacitate, iar o linie închisă cu o inductanţă.

Aceste considerente sînt reale atunci cînd lungimea liniei este mai mica de λ/4. În cazul unei lungimi mai mari, relaţia se inversează. În punctele XX din fig. 197 b se conectează o linie bifilară închisă (inductanţă) şi una deschisă (capacitate).

Deoarece în punctul de conectare ambele linii se leagă în paralel, ele formează împreună un circuit oscilant paralel. Cuplajul circuitelor oscilante arătat în fig. 197 b poartă denumirea de „circuit pentru benzi multiple”, avînd rezonanţa pe două frecvente diferite. Această caracteristică se transmite reflectoruluişsi poate fi determinată cu ajutorul unui grid-dip-metru. La anumite valori ale inductanţei liniei inchise şi ale capacităţii liniei deschise, şi la o anumită lungime a conductoarelor, se poate obţine rezonanţa pe două frecvenţe stabilite dinainte.

În cazul nostru, reflectorul se acordează pe frecvenţele de 14 şi 21 MHz. În acest scop, frecvenţa de rezonanţă a reflectorului trebuie să fie cu 5% mai mică decît frecvenţa de rezonanţă a elementului vibrator şi, în acest caz, prima rezonanţă a reflectorului trebuie să fie în jur de 13,5 MHz, iar cea de a doua, la frecvenţa de 20,3 MHz.
Dimensiunile date permit să se obţină aceste frecvenţe de rezonanţă, dar este necesară şi o acordare a reflectorului prin modificarea dimensiunilor liniilor, cu ajutorul unui aparat de măsurat cu care să determinăm rezonanţa. Reflectorul descris nu funcţionează în banda de 10 m, în această bandă lucrînd ca un element pasiv ce nu influenţează decît în mică măsură diagrama de radiaţie.

Directorul prezintă acelaşi aspect ca şi reflectorul, dimensiunile lui fiind înssa cu mult mai mici (fig. 198).
Schema electrică din fig. 197 b este valabilă şi în acest caz. Directorul functionează numai în benzile de 21 şi 28 MHz. Frecventele sale de rezonanţă trebuie să fie cu 4% mai mari ca frecvenţele de rezonanţă ale elementului vibrator, respectiv egale cu 22,15 MHz şi 29,90 MHz. În banda de 14 MHz acest element nu funcţionează.
În concluzie, antena G4ZU funcţionează ca antenă cu trei elemente numai în banda de 21 MHz, iar în benzile de 14 şi 28 MHz, ca antenă cu două elemente. În fig. 199 este arătată antena G4ZU cu toate cele trei elemente.

Tuburile de suţinere transversale se montează la o distanţă de 12 cm unul de altul şi servesc totodată ca segmente închise ale liniilor duble de conductoare pentru reflector şi director. Elementul vibrator se izolează de tuburile de susţinere, după cum se vede în fig. 196, iar reflectorul şi directorul se leagă direct cu aceste tuburi.
Se poate folosi pentru antenă şi o construcţie din lemn, şi, în acest caz, liniile duble de conductoare se fac din tuburi care se fixează pe suportul din lemn. Liniile deschise sînt lăsate să atîrne liber sau se introduc în tuburi în care sînt ferite de acţiunea factorilor meteorologici.

Realizarea practică a antenei G4ZU. În fig. 200 sînt prezentate elementele şi dimensiunile pentru realizarea practică a antenei. Pentru o rezistenţă mecanică mai mare a întregului sistem, fiecare jumătate de element se compune din două tuburi, din care unul cu diametrul mai mic decît celălalt, putînd fi cuplate telescopic.
Cele trei elemente sînt întrerupte la mijloc, reflectorul şi directorul fiind legate la tuburile transversale de susţinere, iar elementul vibrator separat de acestea, aăa cum se arată în fig. 201.

Pentru fixare se foloseşte o bucată de aluminiu în U de 3 mm grosime (30 x 50 x 30 mm), avînd lungimea de circa 70 cm, pe care — cu ajutorul unor izolatoare — se fixează elementele antenei (fig. 201 şi fig. 202 a, b).

Bara transversală de susţinere este realizată din două tuburi de aluminiu, avînd fiecare o lungime de 368 cm. Centrul de greutate al întregii construcţii se găseşte la aproximativ 170 cm de capătul director al antenei şi, în acest punct, antena se fixează pe catarg. Datorită a două punţi de închidere mobile, în barele transversale de susţinere se formează porţiunile închise ale liniilor duble de conductoare. Porţiunile deschise ale liniilor duble se instalează în interiorul tuburilor (fig. 202 b). Alte detalii de construcţie se găsesc în fig. 201 şi 202.
Antena se acordează folosindu-se un grid-dip-metru. După ce se fixează traversa, purtătoare a antenei, liniile duble se introduc în tuburile egale (fig. 202 b) şi pentru a li se determina frecvenţele de rezonanţă, la capetele lor, care ies în afara tuburilor, se cuplează aparatul de măsurat pentru determinarea frecvenţei de rezonanţă. Această frecvenţă a liniei deschise a directorului trebuie să fie exact 28,0 MHz, iar frecvenţa de rezonanţă a reflectorului, 21,0 MHz. După stabilirea acestor frecvenţe de rezonanţă, capetele tuburilor se astupa cu dopuri din lemn, peste care se aplică o soluţie impermeabilă. Apoi, pe traversa purtătoare se fixează elementele antenei. Pentru ca metalul să nu se corodeze, toate şuruburile şi piuliţele trebuie să fie acoperite cu cadmiu sau zincate. Pentru ca în punctele de fixare să nu se producă tensiuni mecanice mari, se recomandă să se folosească mici garnituri (şaibe) de piele.

Capetele cablurilor panglică rămase în afara tuburilor purtatoare se cupleaza electric cu reflectorul si, respectiv, cu elementul director, după care întregul sistem de antena se acordează la o înălţime de circa 2 m deasupra pămîntului.

Aparatul folosit pentru determinarea frecventei se leagă cu porţiunile scurtcircuitate ale liniilor, formate de tuburile purtătoare şi punţile (bridele) de închidere mobile. Linia cuplată cu elementul director trebuie să aibă frecvenţa de rezonanţă egală cu 20,55 MHz, iar linia legată cu reflectorul, 13,95 MHz. Cu aceasta, acordarea grosieră este terminată şi antena poate fi instalată pentru functionare.
.
Nu se fac operaţiuni de acordare cu elementul vibratpr alimentat, pentru că acesta nu este acordat pe frecvenţa de lucru respectivă, ci reprezintă numai o parte din linia de alimentare acordată.

Linia de alimentare este o linie bifilară din conductoare cu izolaţie aeriană şi o impedanţă caracteristică de circa 450 Ω, avînd lungimea de 11,60—12,00 m. În fig. 203 este prezentat un dispozitiv pentru acordarea liniei, ce functionează prin cuplarea lui la ieşirea de impedanţă mică a radioemiţătorului.

Bobinele L1 şi L2 au cîte patru spire din conductor de cupru cu diametrul 1,5 mm; L3 are trei spire. Toate bobinele sînt înfăşurate liber, în aer, avînd un diametru de 40 mm.