Для эффективного излучения электромагнитных волн используйте симметричный вибратор длиной, равной половине длины волны целевого диапазона. Например, для частоты 145 МГц (2-метровый диапазон) оптимальная длина каждого плеча составит 49 см при учёте коэффициента укорочения 0,95.
Физическая основа действия: токи, протекающие вдоль проводников, создают переменное электромагнитное поле. Максимальное излучение происходит в плоскости, перпендикулярной оси конструкции, а минимальное – вдоль неё. Центральная точка требует изоляции, а подключение фидера выполняется через балансное устройство для согласования импеданса.
Практический метод определения параметров: L = 142,5 / f, где L – общая длина в метрах, f – частота в мегагерцах. Для 14 МГц результат – 10,18 м (5,09 м на плечо). Учитывайте диаметр провода: толстые элементы сокращают резонансную длину на 2-5%.
Как устроена и рассчитывается конструкция длиной в половину волны
Для создания излучателя с длиной плеч λ/2 используйте медный провод диаметром 2-5 мм. Оптимальная длина каждого плеча вычисляется по формуле: L (м) = 142.5 / f (МГц). Для частоты 14 МГц потребуется отрезок 5.09 м, разделенный пополам.
Центральный разрыв между плечами оставляйте 5-10 см – здесь подключается коаксиальный кабель. Сопротивление в точке питания составит 73 Ома в свободном пространстве. На практике из-за влияния земли и окружающих объектов значение колеблется от 60 до 80 Ом.
Максимальное излучение происходит перпендикулярно оси провода. Угол между направлением подвеса и поверхностью земли влияет на диаграмму направленности: при вертикальном расположении получается круговая, при горизонтальном – двулепестковая.
Для увеличения КПД устанавливайте конструкцию на высоте не менее λ/2 над землей. На частоте 28 МГц минимальная высота подвеса – 5.3 м. При монтаже ниже λ/4 до 30% энергии теряется в виде поверхностных волн.
Как функционирует симметричный вибратор и что влияет на его эффективность
Для оптимального излучения длина проводника должна составлять примерно половину длины волны передаваемого сигнала. Например, для частоты 14 МГHz (20-метровый диапазон) общая длина составит 10 метров (по 5 метров на каждое плечо).
Факторы, определяющие характеристики излучения
Высота подвеса: Минимальное расстояние от земли должно превышать 0.25λ. При размещении на 0.5λ (7.5 м для 20-метрового диапазона) диаграмма направленности становится максимально плоской.
Толщина проводника: Используйте медный пруток диаметром 2-5 мм или алюминиевую трубку 8-12 мм. Более толстые элементы расширяют полосу пропускания: при соотношении длины к диаметру 1000:1 полоса достигает 5% от центральной частоты.
Параметры настройки
Коэффициент стоячей волны (КСВ) зависит от точности размеров. Допустимое отклонение – не более 2% от расчетной длины. Для частоты 28 МГHz (10-метровый диапазон) погрешность в 5 см увеличивает КСВ с 1.1 до 1.8.
Пример: При монтаже на деревянных опорах учитывайте диэлектрическую проницаемость материала – она может сократить эффективную длину на 3-5%.
Как подобрать размеры вибраторов и настроить связь с кабелем
Длина плеч излучателя зависит от частоты сигнала. Для центральной частоты f (в МГц) общая протяженность металлических элементов равна L = 142.5 / f (в метрах). Например, для 14 МГц потребуется конструкция длиной 10.18 м, каждое плечо – 5.09 м.
Учитывайте коэффициент укорочения – 0.95–0.98 для тонких трубок или проволоки. Для медного проводника диаметром 2 мм на 28 МГц скорректированная длина составит L = (142.5 / 28) × 0.97 ≈ 4.93 м (2.46 м на сторону).
Сопротивление излучения в свободном пространстве – 73 Ом. Для согласования с коаксиалом 50 Ом используйте:
- Симметрирующий трансформатор 1:1.25 на ферритовых кольцах.
- Дополнительные петли из кабеля длиной λ/4, если разница импедансов превышает 10%.
Проверьте КСВ с помощью анализатора. Оптимальное значение – 1.0–1.5. При высоких показателях (>2.0) измените длину плеч на 2–5% или добавьте согласующие элементы – LC-цепочки.
Для точной подстройки разместите конструкцию на рабочей высоте (минимум λ/4 от земли) и измерьте параметры в реальных условиях. Корректируйте длину шагами по 1–2 см до достижения минимального КСВ.
