Решил поглубже изучить вопрос работы дискоконусной антенны, чтобы понять действительно она является нужным мне выбором. И знаете, это действительно интересная антенна, которую можно раскрутить на получение хорошего потенциала. Возможно я пойду по пути тех, кто проектирует антенны комплексного типа. Но такую комплексную антенну я поставлю на даче, в городе мне подойдёт антенна с меньшими требованиями.

И так, каковы интересующие меня характеристики антенны:

• Круговая диаграмма направленности,
• широкополосность,
• ветроустойчивость,
• малая материалозатратность.

Ранее я писал, что у меня был выбор между логопериодической и дискоконусной антенной . Я обдумал своё решение и пришёл к выводу, что для конкретно моих задач по мониторингу радиоэфира больше подходит дискоконусная антенна. А из-за специфики расположения дачного участка, на даче мне удобнее будет проводить мониторинг спутников NOAA и дальние проходы в СиБи и десятиметровом диапазоне.

И так, что же из себя представляет дискоконусная антенна? Как следует из названия, дискоконусная антенна представляет из себя диск (излучающий элемент) и конус (противовес излучающему элементу). Начну разбор этой антенны именно с этого классического варианта.

Такая замысловатая форма антенны приводит к ошибочному мнению, что у дискоконусной антенны горизонтальная поляризация. На самом деле поляризация у этой антенны — вертикальная. Антенна представляет собой бесконечное множество V-образных антенн наклонённых к горизонту (активным элементом вверх и противовесом вниз). Если бы часть диска была одним плечом антенны, а другой — другим, то поляризация была бы горизонтальной. В нашем же случае одно плечо наклонено горизонтально, а другое — под углом от горизонта в землю. В результате получаем диаграмму направленности в виде бублика.

Диск и конус — это хорошо, но у такой конструкции получается дикая парусность. По этому в коммерческих разработках диск и конус заменены на проволочную конструкцию. Данный подход позволяет уменьшить ветровую нагрузку, удешевить процесс изготовления, уменьшить материалоёмкость изготовления антенны и упростить её сборку. И именно таким путём я последую при изготовлении своей антенны.

Манипулируя материалами и конструкциями диска и конуса создаются массы различных антенн дискоконусного типа. Одна из самых распространённых дискоконусных антенн — это железнодорожная антенна. В качестве примера можно рассмотреть антенну компании VIAM-RADIO. Эта антенна рассчитана на работу с локомотивными радиостанциями на диапазонах 151-156 МГц и 307-344 МГц. Из-за высоких скоростей и требований по прочностным характеристикам антенну изготовили в виде сварной конструкции с дополнительными элементами укрепляющими конструкцию.

Локомотивная антенна АЛ/23 дискоконусная

Существуют альтернативные подходы увеличения полосы пропускания. В диапазонах от сотен до тысяч мегагерц размеры дискоконусных антенн остаются приемлемыми, а с уменьшением частоты размеры становятся не удобными как для монтажа, так и для расчёта конструкции. Но есть альтернативный вариант увеличения полосы приблизительно до 25 МГц. Для этого к диску (или заменяющим его проводникам) подключают дополнительный штырь, тем самым увеличивая полосу. Но если просто так подключить штырь, то его влияние ухудшит параметры и он должен работать только на «своём диапазоне». Для этого штырь отсекается от диска с помощью индуктивности.

Но подобный вариант сразу превращает антенну в крупногабаритную, и кроме того передачу вести в дополнительном диапазоне нельзя. Дополнительный кусочек диапазона добавляется только на приём. Собственно для сканеров подобная антенна идеально подходит.

Как только рассчитаю необходимые для меня размеры — так их и опубликую. Потом начну собирать материалы для постройки этой антенны.

Конус изготовляется в виде рупора из листа меди или какого-либо другого материала, который легко паять. Кабель питания проводится внутри конуса и его внешняя оплетка припаивается к конусу, а очищенный отрезок внутренней жилы длиной 100 мм - к металлическому диску. Диск удерживается в горизонтальном положении с помощью изолирующих подпорок.

Для установления дальних радиосвязей в диапазонах 144- 146 Мгц и особенно на 420-425 Мгц необходимо сконцентрировать излучение электромагнитной энергии в виде узкого луча и направить его возможно ближе к горизонту. При этом также необходимо иметь возможность устанавливать радиосвязи с корреспондентами, находящимися в различных направлениях от радиостанции при неподвижной антенне. Для такого случая антенна должна иметь в вертикальной плоскости диаграмму направленности в виде вытянутой восьмерки, а в горизонтальной - в виде окружности. Подобную диаграмму можно получить при исполнении биконической антенны (рис. 2), представляющей собой два металлических конуса, к одному из которых присоединена средняя жила кабеля, а к другому - его оплетка. Недостатком такой антенны является необходимость симметричного возбуждения.

Широкополосная биконическая дискоконусная антенна (рис. 3), в которой роль верхнего конуса выполняет диск, не требует симметричного возбуждения. В табл.1 приведены размеры дискоконусных антенн, рассчитанных для работы в любительских диапазонах.

Таблица 1
	Размеры, мм
Рабочий диапазон
частот. Мгц

При выбранных размерах антенны работу желательно вести в области наиболее низких рабочих частот, так как при повышении рабочей частоты угол между направлением максимального излучения и горизонтом увеличивается. Питание антенны производится кабелем с волновым сопротивлением порядка 60- 70 ом без согласующих устройств. Диск изолируется от конуса, который может быть заземлен. Для работы в диапазоне 38-40 Мгц конус и диск выполняются из штырей диаметром 3 - 5 мм (рис.4). Максимальное расстояние между штырями не должно превышать 0,05L.

Литература:

1. К.Ротхаммель. Антенны. Москва "Энергия". 1979г.
2. Ф.Бурдейный и др. Справочник коротковолновика. Из-во ДОСААФ, Москва. 1959 г.

Полезная модель направлена на уменьшение габаритов и парусности антенны. Указанный технический результат достигается тем, что в дискоконусной антенне, содержащей вибраторы, образующие диск, противовесы, образующие конус, изолятор, на котором закреплены вибраторы и противовесы, каждый из упомянутых вибраторов и противовесов представляет собой диэлектрический стержень, на который с переменным шагом намотан провод, причем провода вибраторов со стороны с меньшим шагом намотки электрически соединены в узел, образующий центр диска, а провода противовесов со стороны с меньшим шагом намотки электрически соединены в узел, образующий вершину конуса. На каждый вибратор и противовес надета защитная диэлектрическая оболочка. 2 п. ф., 2 ил.

Устройство относится к радиотехнике, а конкретно к антенной технике, и может быть использовано в антеннах мобильной и стационарной радиосвязи.

Известны дискоконусные антенны (и ее разновидности) (см. например Ротхаммель к Кришке А. Антенны. Том 1.: Пер. с нем. - Мн.: ОМО «Наш город», п. 19.7.2 стр. 397). Известна также широкополосная дискоконусная антенна DA3000 фирмы AOR Ltd (Япония) (см. http://www.radioservice.ru/antenn/da_3000.htm).

Из известных наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является широкополосная дискоконусная антенна DA 3000 фирмы AOR Ltd (Япония) (см. http://www.radioservice.ru/antenn/da_3000.htm), в которой восемь горизонтальных штыревых элементов формируют диск, а восемь наклонных - конус.

Антенна обеспечивает работу в широком диапазоне частот. Однако при длине волны 10 м и более антенна имеет существенные габариты и обладает большой массой и парусностью. Это затрудняет установку антенны на мачтовые устройства как подвижных, так и стационарных объектов связи.

Задачей предлагаемого технического решения является уменьшение габаритов и парусности дискоконусной антенны.

Поставленная задача достигается тем, что в дискоконусной антенне содержащей вибраторы, образующие диск, противовесы, образующие конус, изолятор, на котором закреплены вибраторы и противовесы, каждый из упомянутых вибраторов и противовесов представляет собой диэлектрический стержень, на который с переменным шагом намотан провод, причем провода вибраторов со стороны с меньшим шагом намотки электрически соединены в узел, образующий центр диска, а провода противовесов со стороны с меньшим шагом намотки электрически соединены в узел, образующий вершину конуса.

На каждый вибратор и противовес может быть надета защитная диэлектрическая оболочка.

Предлагаемая устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 схематично показан общий вид конструкция дискоконусной антенны, на фиг. 2 - конструкция вибратора и противовеса.

Дискоконусная антенна содержит излучающие вибраторы 1 (показаны два) (см. фиг. 1), образующие диск 2, противовесы 3 (показаны три), образующие конус 4. Каждый вибратор 1 и каждый противовес 3 одной стороной закреплен на изоляторе 5. Каждый из упомянутых вибраторов 1 и противовесов 3 представляет собой диэлектрический стержень 6 (см. фиг. 2), на который с переменным шагом намотан провод 7. Шаг намотки провода 7 на диэлектрический стержень 6 вибраторов 1 и противовесов 3 минимальный со стороны, закрепленной на изоляторе 5, и увеличивается в направлении свободной стороны упомянутых вибраторов 1 и противовесов 3. Величина шага намотки определяется условиями согласования и диапазоном рабочих частот антенны. Концы проводов вибраторов 1, со стороны с меньшим шагом намотки, электрически соединены в узел, образующий центр диска 2 антенны. Концы проводов противовесов 3, со стороны с меньшим шагом намотки, электрически соединены в узел, образующий вершину конуса 4 антенны. На каждый вибратор 1 и противовес 3 может быть надета защитная диэлектрическая оболочка 8, в качестве которой может быть использована термоусадочная трубка. Питающий фидер 9 внешней оплеткой соединен с вершиной конуса 4 антенны, а его центральная жила соединена с центром диска 2 антенны (на чертеже не показано).

Работает устройство следующим образом.

При подаче через питающий фидер 9 высокочастотного сигнала происходит возбуждение антенны - в вибраторах 1 диска 2 появляются токи проводимости, которые возбуждают электромагнитное поле, силовые магнитные линии которого замыкаются на конус 4 антенны, возбуждая в нем те же токи проводимости, с той же направленностью, что и в диске 2. Таким образом, дискоконусная антенна представляет собой объемный проводник, у которого в симметричных (относительно середины) точках, токи равны по величине и имеют одинаковое направление в пространстве. Выполнение вибраторов 1 и противовесов 3 в виде диэлектрического стержня 6, на который с переменным шагом намотан провод 7, позволяет при изготовлении изменять длину этого провода и величину шага намотки и изменять, тем самым, «электрическую длину» вибраторов 1 (противовесов 3) дискоконусной антенны. Таким образом, для обеспечения работы дискоконусной антенны в диапазоне длин волн 10 м и более, выбирается длина провода 7 и шаг намотки, необходимые для получения «электрической длины» вибраторов 1 (противовесов 3), обеспечивающей работу антенны в соответствующем диапазоне длин волн. При этом, при необходимой «электрической длине» вибраторов 1 и противовесов 3 достигается уменьшение их геометрических размеров. В предложенной конструкции коэффициент «укорочения» достигает 2. Такая конструкция антенны обеспечивает работу в диапазоне длин волн более 10 м, обладая меньшими габаритами и, следовательно, парусностью.

Таким образом, при работе в одном диапазоне длин волн, предлагаемая конструкция дискоконусной антенна имеет меньшие габариты и парусность по сравнению с прототипом.

1. Дискоконусная антенна, содержащая вибраторы, образующие диск, противовесы, образующие конус, изолятор, на котором закреплены вибраторы и противовесы, отличающаяся тем, что каждый из упомянутых вибраторов и противовесов представляет собой диэлектрический стержень, на который с переменным шагом намотан провод, причём провода вибраторов со стороны с меньшим шагом намотки электрически соединены в узел, образующий центр диска, а провода противовесов со стороны с меньшим шагом намотки электрически соединены в узел, образующий вершину конуса.

2. Дискоконусная антенна по п.1, отличающаяся тем, что на каждый вибратор и противовес надета защитная диэлектрическая оболочка.

По сравнению с коаксиальной антенной диско-конусная антенна, обладая также круговой диаграммой направленности и таким же способом питания, имеет значительно большую полосу пропускания. По сравнению с обычным диполем коэффициент усиления этой антенны равняется -ЗдБ. Это уменьшение коэффициента усиления не должно вызывать удивления, так как диско-конусная антенна имеет правильную диаграмму направленности при очень большой полосе пропускания. Конструкция диско-конусной антенны, изображенная на рис. 11-40, при соблюдении указанных размеров и непосредственном питании по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 60 Ом имеет полосу гропускания от 85 до 500 МГц.

Pиc.1

Конус изготовляется в виде рупора из листа меди или какого-либо другого материала, который легко паять. Кабель питания проводится внутри конуса и его внешняя оплетка припаивается к конусу, а очищенный отрезок внутренней жилы длиной 100 мм - к металлическому диску. Диск удерживается в горизонтальном положении с помощью изолирующих подпорок.

Для установления дальних радиосвязей в диапазонах 144- 146 МГц и особенно на 420-425 МГц необходимо сконцентрировать излучение электромагнитной энергии в виде узкого луча и направить его возможно ближе к горизонту. При этом также необходимо иметь возможность устанавливать радиосвязи с корреспондентами, находящимися в различных направлениях от радиостанции при неподвижной антенне. Для такого случая антенна должна иметь в вертикальной плоскости диаграмму направленности в виде вытянутой восьмерки, а в горизонтальной - в виде окружности. Подобную диаграмму можно получить при исполнении биконической антенны (рис. 2), представляющей собой два металлических конуса, к одному из которых присоединена средняя жила кабеля, а к другому - его оплетка. Недостатком такой антенны является необходимость симметричного возбуждения.

Pиc.2

Широкополосная биконическая дискоконусная антенна (рис. 3), в которой роль верхнего конуса выполняет диск, не требует симметричного возбуждения. В табл.1 приведены размеры дискоконусных антенн, рассчитанных для работы в любительских диапазонах.

Таблица 1
	Размеры, мм
Рабочий диапазон
частот. Мгц

При выбранных размерах антенны работу желательно вести в области наиболее низких рабочих частот, так как при повышении рабочей частоты угол между направлением максимального излучения и горизонтом увеличивается. Питание антенны производится кабелем с волновым сопротивлением порядка 60- 70 ом без согласующих устройств. Диск изолируется от конуса, который может быть заземлен. Для работы в диапазоне 38-40 Мгц конус и диск выполняются из штырей диаметром 3 - 5 мм (рис.4). Максимальное расстояние между штырями не должно превышать 0,05L.

По сравнению с коаксиальной антенной диско-конусная антенна, обладая также круговой диаграммой направленности и таким же способом питания, имеет значительно большую полосу пропускания. По сравнению с обычным диполем коэффициент усиления этой антенны равняется -3дБ. Это уменьшение коэффициента усиления не должно вызывать удивления, так как диско-конусная антенна имеет правильную диаграмму направленности при очень большой полосе пропускания. Конструкция диско-конусной антенны, изображенная на рис. 11-40, при соблюдении указанных размеров и непосредственном питании по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 60 Ом имеет полосу пропускания от 85 до 500 МГц.

Puc.1

Конус изготовляется в виде рупора из листа меди или какого-либо другого материала, который легко паять. Кабель питания проводится внутри конуса и его внешняя оплетка припаивается к конусу, а очищенный отрезок внутренней жилы длиной 100 мм - к металлическому диску. Диск удерживается в горизонтальном положении с помощью изолирующих подпорок.

Для установления дальних радиосвязей в диапазонах 144- 146 МГц и особенно на 420-425 МГц необходимо сконцентрировать излучение электромагнитной энергии в виде узкого луча и направить его возможно ближе к горизонту. При этом также необходимо иметь возможность устанавливать радиосвязи с корреспондентами, находящимися в различных направлениях от радиостанции при неподвижной антенне. Для такого случая антенна должна иметь в вертикальной плоскости диаграмму направленности в виде вытянутой восьмерки, а в горизонтальной - в виде окружности. Подобную диаграмму можно получить при исполнении биконической антенны (рис. 2), представляющей собой два металлических конуса, к одному из которых присоединена средняя жила кабеля, а к другому - его оплетка. Недостатком такой антенны является необходимость симметричного возбуждения.

Puc.2

Широкополосная биконическая дискоконусная антенна (рис. 3), в которой роль верхнего конуса выполняет диск, не требует симметричного возбуждения. В табл.1 приведены размеры дискоконусных антенн, рассчитанных для работы в любительских диапазонах.

Таблица 1

Рабочий диапазон частот, МГц	Размеры, мм

При выбранных размерах антенны работу желательно вести в области наиболее низких рабочих частот, так как при повышении рабочей частоты угол между направлением максимального излучения и горизонтом увеличивается. Питание антенны производится кабелем с волновым сопротивлением порядка 60- 70 ом без согласующих устройств. Диск изолируется от конуса, который может быть заземлен. Для работы в диапазоне 38-40 МГц конус и диск выполняются из штырей диаметром 3 - 5 мм (рис.4). Максимальное расстояние между штырями не должно превышать 0,05L.

Puc.3,4

Литература :

1. К.Ротхаммель. Антенны. Москва "Энергия". 1979г.
2. Ф.Бурдейный и др. Справочник коротковолновика. Из-во ДОСААФ, Москва. 1959г.