Селекція магнітної рамкової антени
Зменшені магнітні рамкові антени порівняно рідко використовуються радіоаматорами Ham-Radio. Однак за своїх недоліків, таких як, мале ККД, і вузька смуга пропускання, вони мають низку своїх переваг. Це можливість просторової та частотної селекції радіосигналу, тобто. орієнтування антени по максимуму корисного сигналу чи мінімуму сигналу перешкоди. Виділення корисного сигналу методом відбудови по частоті, і навіть її малі геометричні розміри щодо довжини хвилі. Тому найбільшого поширення рамкові антени отримали як приймальні антени радіопеленгаторів і радіомовних приймачів, що працюють в діапазонах довгих, середніх і коротких хвиль.
Такі антени використовуються найчастіше в похідних умовах і можуть перебудовуватися по діапазону з трикратною зміною по частоті. ККД антени залежить від її геометричних розмірів щодо довжини хвилі, див. рис. 1.
Таку антену застосовують і як передавальну. При малих розмірах рамки амплітуда та фаза коливань струму, що протікає в рамці, практично постійні по всьому периметру. Максимум інтенсивності випромінювання відповідає площині рамки. У перпендикулярній площині рамки діаграма спрямованості має гострий мінімум, а загальна діаграма рамкової антени має форму «вісімки».
Напруженість електричного поляЕелектромагнітної хвилі (В/м) на відстаніd(??3) відпередаючоїрамкової антени, обчислюється за такою формулою:
де:I- Струм у рамці (А);n- число витків;d- відстань (км);S- площа рамки (м.кв);?- Робоча довжина хвилі (м);Cos ?— кут між площиною рамки танаправленням на розглянуту точку.
ЕРСE, що індуктується вприйомнійрамковій антені, обчислюється за формулою:
де:n- число витків;S- площа рамки;E— напруженості електричного поля в точці, що спостерігається;Cos ?— кут між площиною рамки та напрямом приходу хвилі.
Вісімкова діаграма спрямованості рамки дозволяє використовувати її мінімуми діаграми з метою відбудови її в просторі від близьких перешкод або небажаного випромінювання в певному напрямку в ближніх зонах до 100 км.
Пристрій антени класичний, і зображено на рис. 2, вона складається з відкритого коливального контуру у вигляді розгорнутої індуктивності, що налаштовується конденсатором в резонанс. За даними DK5CZ, смуга пропускання зі збільшенням частоти налаштування збільшується також втричі і за рівнем 0,707 має смугу пропускання від 3 до 30 кГц. При виготовленні антени, потрібно дотримання співвідношень діаметрів випромінюючого кільця і витка зв'язку D/d як 5/1, він виготовляється з коаксіального кабелю, знаходиться в безпосередній близькості від випромінюючого кільця в протилежному боці конденсатора, і виглядає як на рис. 3.
Оскільки в випромінювальній рамці протікає великий струм, що досягає десятки ампер, рамка в діапазонах частот 1,8-30 МГц виготовляється з мідної трубки діаметром близько 40-20 мм, а конденсатор налаштування в резонанс не повинен мати контактів, що труться. Його пробивна напруга повинна становити 10 кВ при потужності, що підводиться до 100 Вт. Діаметр випромінюючого елемента залежить від діапазону частот і розраховується від довжини хвилі високочастотної частини діапазону λв, де периметр рамки Р = 0,25λв.
Розширюємо смугу пропускання рамки та збільшуємо ККД
Єдина проблема всіх укорочених рамкових антен, що виникає, це вузькосмуговість. У діапазоні 180-160 м при добротності антени 200 ... 250, смуга пропускання за рівнем 0,707 складе близько 6 кГц, що є великим недоліком при перебудові частоти радіостанції. Перебудову антени в межах діапазону можна здійснити дискретно, за допомогою реле і набору конденсаторів постійної ємності.
Розширити смугу пропускання рамкової антени та підвищити ефективність її роботи, можна застосувавши кілька аналогічних антен, які розташовані таким чином один щодо одного, щоб між ними існував магнітний зв'язок. А це означає, що рамки мають бути паралельні одна одній. При цьому достатньо запитати лише одну антену, а решта розширюватиме смугу пропускання всієї системи і збільшуватиме рівень сигналу приблизно на 3 дБ. На рис. 4а показана АЧХ одиночної рамкової антени, на рис. 4б - АЧХ двох (або декількох) таких антен.
Рамки повинні мати однакові геометричні та електричні параметри та встановлюються паралельно один одному на відстані не більше діаметра рамки. Відстань визначається необхідною смугою пропускання без шкоди у додатковому посиленні. Петля зв'язку встановлюється будь-яку з рамок, отже друга працює самостійно. Рамкова антена працює краще, якщо їх встановлено три, тобто. одна всередині, а дві додаткові розміщуються на відстані половини діаметра рамки з обох сторін в одній площині.
Якщо радіоаматор відчуває труднощі у обертанні такої конструкції, можна використовувати принцип гониометра і розмістити рамки перпендикулярно. Тоді необхідно обертати лише петлю зв'язку. Вийде майже пеленгатор.