Коллинеарная антенна из коаксиального кабеля: устройство, расчёт и сборка своими руками

Коллинеарная антенна из коаксиального кабеля (так называемая coaxial collinear или CoCo) собирается из чередующихся отрезков кабеля длиной в половину волны с учётом коэффициента укорочения, и ошибка всего в несколько миллиметров на каждом элементе смещает рабочую частоту готовой конструкции. Именно поэтому перед резкой кабеля нужно точно знать его коэффициент укорочения — у разных марок он заметно отличается.

Такая антенна популярна среди радиолюбителей и энтузиастов ADS-B-приёма сигналов авиатранспондеров, а также применяется для диапазонов PMR, LPD и любительских УКВ-участков. Конструкция не требует противовесов, компактна и легко прячется в пластиковую трубу, что делает её удобной для установки на балконе или мачте. В этой статье разберём принцип работы, расчёт элементов, порядок сборки и настройку готовой антенны.

Принцип работы коллинеарной антенны

Идея конструкции проста: несколько полуволновых излучающих элементов располагаются на одной оси и питаются в одинаковой фазе. За счёт синфазного сложения излучения диаграмма направленности «сплющивается» к горизонту, и усиление антенны растёт по мере увеличения числа элементов. Теоретически каждое удвоение количества элементов добавляет около 3 дБ усиления, однако на практике потери в кабеле и погрешности сборки ограничивают разумный предел примерно 8–12 элементами.

Чередование фазы достигается переворотом подключения жилы и оплётки на стыке соседних отрезков кабеля: центральная жила одного отрезка соединяется с оплёткой следующего и наоборот. Ток при этом течёт по внешней поверхности оплётки, и каждый отрезок работает как полуволновый диполь. Вам не нужны отдельные фазосдвигающие элементы — их роль выполняет сам коаксиал.

Важно понимать компромисс: чем больше элементов, тем уже вертикальная диаграмма и тем чувствительнее антенна к точности изготовления и к отклонению от расчётной частоты. Для первого опыта разумно ограничиться 4–8 элементами.

Что понадобится для сборки

Основа конструкции — коаксиальный кабель с вспененным или сплошным диэлектриком. Чаще всего используют недорогой кабель типа RG-6 (75 Ом) или RG-58 (50 Ом). Выбор волнового сопротивления не критичен для самих элементов — они работают как излучатели, а не как линия передачи, — но влияет на согласование с фидером и приёмопередатчиком.

• 📡 Коаксиальный кабель с известным коэффициентом укорочения (обычно указан в паспорте кабеля)
• 🔧 Острый нож или кабельный резак, линейка или рулетка с миллиметровыми делениями
• 🔥 Паяльник с припоем и флюсом — скрутки здесь недопустимы
• 🧴 Термоусадочная трубка или изолента для герметизации стыков
• 🧪 Пластиковая труба подходящего диаметра в качестве корпуса-радиопрозрачного кожуха
• 📏 Измеритель КСВ или векторный анализатор для финальной настройки

⚠️ Внимание: коэффициент укорочения кабеля нельзя брать «по аналогии». У кабелей со сплошным полиэтиленовым диэлектриком он обычно около 0,66, у вспененных — выше, вплоть до 0,8 и более. Точное значение смотрите в документации производителя конкретной марки или измерьте самостоятельно — от этого зависит весь расчёт.

Расчёт длины элементов

Длина каждого полуволнового элемента вычисляется по формуле: половина длины волны, умноженная на коэффициент укорочения кабеля. Длина волны в метрах равна 300, делённым на частоту в мегагерцах. Например, для частоты 1090 МГц (приём ADS-B) длина волны составляет примерно 27,5 см, а полуволновый элемент из кабеля с коэффициентом 0,66 — около 9,1 см.

Отрезать нужно с запасом в несколько миллиметров на каждый стык: оплётка и жила зачищаются и соединяются внахлёст, и фактическая электрическая длина элемента определяется расстоянием между точками соединения. Разумно сделать первый образец элемента, проверить его и только потом резать всю партию по шаблону.