Идеи для дальнейшего конструирования
В заключение хотелось бы поделиться некоторыми конструктивными заготовками, которые могут пригодиться радиолюбителям в развитие идеи фазирования «флагов».
* * *
Каждый радиолюбитель хотел бы электрически управлять диаграммой направленности ФАРа. Возьмем 6 флагов и расположим их параллельно друг другу на очень малом расстоянии – 5 м для диапазона 1,8 мгц. Диаграмма – почти также широка в горизонтальной плоскости, как и одиночный флаг, но имеет больший, чем у одиночного флага, уровень сигнала.
Зададим питание элементов с фазовым набегом «ступеньками» по 30, 40, 50, 60 или 70 град.
MMANA файл: SHORT APERTURE - 6 FLAGS
Получаемая диаграмма очень подвижна. Она эффективно поворачивается небольшими скачками на угол до 45 градусов влево и вправо! При дальнейшем увеличении электрического фазового набега диаграмма распадается. Недостатком этой идеи является то, что при максимальном повороте на 45 град. Усиление падает на 10 дб в сравнении с центральным (при нулевом электрическом набеге) положением. Оно становится примерно равно усилению одиночного элемента, что можно опять же компенсировать антенным усилителем.
Естественно, следующий шаг для меня был следующий: попробовать установить в MMANA вторую такую же «батарею» на определенном расстоянии от первой и питать каждый элемент синфазно с каждым: 1-й – с 1-м, 2-й – со 2-м и т.д., ожидая более четкой и направленной диаграммы.
MMANA файл: 30 m 2х6 flags aperture
Ан нет! Как ни увеличивай ступеньки фазового сдвига, система упорно не хочет поворачиваться более, чем на 20 град. от центрального положения, а потом диаграмма просто распадается. Данная система выполнена на диапазон 10 мгц.
Можно попробовать и установку 2-х «батарей» одной за другой и пустить по апертуре фазовый набег, а в то же время каждый передний элемент питать под 187 град по отношению к заднему. Результат – тот же: 20 град, не более.
MMANA файл: 30 m 6 х2 flags aperture
Я также экспериментировал в MMANA с 2-элементной синфазной системой, «механически» поворачивая каждый из элементов вокруг оси «Z» в одном направлении и оставляя положение «базы» - апертуры неизменным. Результат тот же – диаграмма поворачивается до 20 град., а затем распадается. Видимо, для синфазных элементов это «заветная» цифра.
* * *
Мой друг и коллега по радиоспорту Игорь, UA3DJY, имеющий опыт работы с многоэлементными ФАР, предложил попробовать составить «гирлянду» из большого числа флагов или вымпелов, питая их с электрическим набегом, равным геометрическому. По идее дорогостоящее фазирование такого «монстра» коаксиальным кабелем можно было бы заменить 2-х-проводными линиями, ведь коэффициент укорочения воздушной 2-х-проводки близок к единице. Кстати, в отличие от рассмотренных выше систем с определенным электрическим фазовым набегом, такая антенна могла бы работать без переключения на нескольких диапазонах, так как электрическая длина 2-х-проводки всегда будет равна расстоянию между элементами.
Велик соблазн создать «земленезависимую» антенну для городских условий и с параметрами, близкими к «бевереджу»!
В рамках этой задачи сначала была просчитана «цепочка» из 15 – 22 элементов, расположенных близко (на расстоянии в 1/10 волны) друг от друга. Оптимальный электрический фазовый набег между элементами оказался равен геометрическому (36 град.). Но диаграмма в горизонтальной плоскости оказалась неоправданно широкой, хотя боковое подавление и соотношение вперед назад составило более 30 дб.
MMANA файл: 22 ele 40 m
Результат Вы видите на диаграмме.
Теперь попробуем создать цепочку из 8 элементов, но расположенных на расстоянии в пол-волны - 180 градусов друг от друга. Электрический фазовый набег между элементами – 170 град. Можно сделать его равным геометрическому, и лепесток в горизонтальной плоскости будет поуже, но уровень боковых лепестков несколько вырастет. Диаграмма начинает походить на бевередж, только главный лепесток более прижат к земле, а сама антенна земленезависима. Вот только длина такой антенны – 143 метра.
MMANA файл: 7 mhz 8 flags - one after another
И уж совсем отличной становится диаграмма, если расположить параллельно 2 цепочки из 8 элементов на расстоянии 20м друг от друга.
MMANA файл: 7 mhz 8 + 8 flags - one after the other
Но, к сожалению:
1. Антенна достаточно трудоемка в изготовлении и занимает много места.
2. Крыша, сэмулированная в виде провода большой длины под антенной, продолжает влиять на диаграмму и при таком большом количестве элементов. Поэтому, во избежание недоразумений эту антенну лучше попробовать развесить между домами.
3. Усиление хоть и значительно выросло, но остается все же меньше усиления «бевереджа», поэтому антенна требует установки антенного усилителя.
* * *
И в заключение еще одна гипотетическая заготовка – переключаемая на 4 стороны 2х2 эл. ФАР на диапазон 7 мгц в виде квадрата со стороной 20м. Диаграмма 4 флагов, расположенных в непосредственной близости от перпендикулярных пассивных элементов, искажается мало, что позволяет сконструировать такую систему. Можно поставить эту ФАР по углам 6 соток.
MMANA файл: 7MHZ CORNER FLAGS PHASED
Однако, в этой системе нужно переключать вертикальные отрезки флагов, питание и сопротивления нагрузки, а также шлейфы фазового набега, что достаточно сложно и ставит крест на операции окучивания картошки на участке. Тем не менее, все выполнимо!
