Вертикальная многодиапазонная антенна

Многодиапазонная вертикальная антенна

Вертикальные антенны давно привлекают коротковолновиков возможностью получить излучение под низким углом к горизонту при небольшой высоте- установки антенны, а также практически круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости. Кроме того, такие антенны, занимающие сравнительно немного места, оказываются удобными, если радиолюбитель не может найти достаточно удаленных и высоких точек подвеса антенны.

Вертикальные антенны, из которых наиболее распространена Ground Plane, предназначены, как правило, для работы в одном диапазоне, в особенности если для согласования антенны с фидером применяются настроенные элементы.

Предложенные ранее (например, SP3PK, UF6FB и др.) многодиапазонные антенны достаточно сложны в изготовлении и настройке.

Описываемая многодиапазонная вертикальная антенна проста в конструктивном отношении. В простейшем варианте она предназначена для работы на диапазонах 7,14 и 21 Мгц, а при небольшом усложнении – и на 28 Мгц. Высота антенны 10 м. На рис. 1 показаны распределение тока в антенне и форма диаграммы направленности в вертикальной плоскости в зависимости от диапазонов (то есть соотношения высоты антенны и длины волны).

Из рис. 1 видно, что в диапазонах 7 и 21 Мгц антенна питается током, а на 14 и 28 Мгц – напряжением, поэтому при непосредственном питании коаксиальным кабелем на диапазонах 14 и 28 Мгц КСВ будет недопустимо большим.

В данной антенне задача согласования с фидером на 14 и 28 Мгц решена путем применения несимметричного четвертьволнового трансформатора (см. рис. 2).

Для согласующего трансформатора можно применить отрезок 600-омной линии. В то же время при работе на 7 и 21 Мгц требуется непосредственное соединение кабеля с основанием антенны. Оказалось, что точки В и Г (рис. 2) можно совместить (согнув согласующий отрезок в круг или треугольник с плавными закруглениями). При этом работа трансформатора даже улучшается. Такое совмещение оказалось возможным потому, что трансформатор питается несимметрично (при несимметричной нагрузке), и нижний его провод служит в основном для создания постоянной погонной емкости по отношению к верхнему (на рисунке) проводу трансформатора.

Если точки А и Б замкнуть, трансформатор будет закорочен, и жила кабеля будет соединена с основанием антенны. В таком положении антенна работает на 7 и 21 Мгц. Небольшая емкость между проводами трансформатора оказывается подсоединенной параллельно антенне, питаемой током, и не оказывает влияния на ее работу.

Таким образом обеспечена работа антенны на трех диапазонах без применения катушек или конденсаторов. Эффективность антенны достаточно высока, так как длина ее равна или превышает четверть волны на всех рабочих диапазонах. На 14 Мгц благодаря сужению диаграмм в вертикальной плоскости антенна дает усиление 1,8 дб (полтора раза по мощности) по сравнению с четвертьволновой вертикальной антенной. На 21 Мгц для, определенных углов излучения усиление

достигает двух раз по мощности. Конструктивно антенна представляет собой составную дюралюминиевую трубу диаметром 4 см и длиной 10 м. Она установлена на фарфоровом изоляторе высотой. 12 см. При работе на 14 Мгц в основании антенны развивается большое ВЧ напряжение (сотни вольт), поэтому изолятор должен иметь малые потери и обеспечивать минимальную емкость основания антенны относительно земли.

Простое реле с двумя контактами, избавиться от которого в данной конструкции все же не удалось, расположено у основания антенны и заключено в герметическую коробку. Провода трансформатора имеют диаметр 1,6 мм, расстояние между ними 12 см. При использовании другого диаметра провода для сохранения прежнего волнового сопротивления (600 ом) необходимо изменить расстояние между проводами. Между проводами трансформатора через 30 см помещены изоляторы из оргстекла. Четвертьволновый трансформатор вогнут в неправильный треугольник с плавными изгибами в поддерживается в пространстве с помощью двух деревянных или бамбуковых распорок длиной 1,8-2 м.

На диапазонах 7, 14 и 21 Мгц КСВ, измеренный рефлектометром, был мерее 1,6 (рефлектометр градуировался по сопротивлениям с 10% допуском).

При некотором усложнении эту антенну можно превратить в четырех- или пятидиапазонную. Если применять четвертьволновый трансформатор вдвое меньшей длины (2,6 м) эту же антенну можно использовать и на 28 Мгц. Практически можно сделать такое переключение, когда между кабелем и сопротивлением антенны будет включаться либо весь трансформатор, либо его половица, либо он закорачивается полностью.

Для этою достаточно взять одно антенное реле от радиостанции РСБ-5 и расположить его якорем вниз. При обесточенном реле антенна будет работать на 14 Мгц.

Антенну можно настроить и на 3,5 Мгц, поместив между основанием и землей удлиняющую катушку с ползунком, позволяющим изменять индуктивность катушки. Кабель следует подключить к одному из витков катушки (ближе к холодному концу). Точку подключения можно подобрать по минимальному КСВ.

Описываемая антенна может быть отнесена к разряду Ground Plane, то есть антенн, работающих с искусственной землей. Для этого она должна быть поднята на достаточную высоту. Если же установить эту антенну непосредственно на земле, потребуется заземление, состоящее из большого числа радиальных проводов длиной более четверти волны, иначе к. п. д. антенны будет очень низким, высота установки антенны должна быть такой, чтобы расстояние между концами проводов – противовесов было меньше расстояния от концов проводов до земли (или крыши). Так, для данной антенны при 6 проводах высота основания должна быть 10 м, при 8-7 м, при 12-5 м, при 20-3 м. При этих условиях к. п. д. антенны будет близок к максимальному. Провода должны иметь длину 10,5 м и диаметр 2-3 мм. Лучше всего такую антенну установить на крыше из оцинкованного железа. В этом случае основание может стоять прямо на крыше. Оболочку кабеля следует надежно припаять к проводам, припаянным в свою очередь к нескольким листам железа. Хуже работает антенна на крыше из крашеного железа (из-за плохого контакта между листами).

Антенна эксплуатировалась на радиостанции автора в течение полутора лет. В диапазоне 7 Мгц получен RST 599 от всех континентов, кроме Океании (589 от VK3AZZ). Установлены связи с многими DX.

На диапазонах 14 и 21 Мгц RST 599 от представителей всех континентов получен много раз.

Вертикальная многодиапазонная антенна

Как правило, для работы вертикальной антенны на нескольких диапазонах, в вибратор антенны вводятся специальные конструктивные элементы для настройки антенны в резонанс на разных диапазонах. Эти элементы могут быть сосредоточенными (LC, L, C, например, антенна Cushcraft R7000) или распределенными (шлейфы, линии, например, антенна GAP-Titan). Т.е. вибратор “разбит” на несколько частей между которыми и находятся те самые настроечные элементы, обеспечивающие резонанс антенны на рабочих диапазонах. Чем больше таких элементов, тем больше сложностей с их оптимальной настройкой, да и надежность конструкции в целом оставляет желать лучшего из-за того что вибратор “разрезан” изоляторами. Конечно, за счет того что антенна является многорезонансной, для смены диапазона достаточно переключить диапазон в трансивере – просто и удобно, но не все так хорошо если ваши близкорасположенные соседи по хобби активны в эфире – шорохи и щелчки от сигналов соседей с других диапазонов являются обычным делом. Многодиапазонную вертикальную антенну можно сделать и по совершенно другому конструктивному принципу: излучающая часть антенны цельная и подключается к контуру, согласующему импеданс антенны с фидером. Другими словами, входное сопротивление вибратора на любой частоте имеет комплексную величину, т.е. активную и реактивную составляющие, а контур согласует (преобразовывает) комплексную величину входного сопротивления вибратора с активным сопротивлением фидера. Естественно, для оптимального согласования на каждый диапазон нужен отдельный переключаемый согласующий контур. Совмещенный многодиапазонный контур не лучший выбор – очень сложно добиться оптимального согласования (ведь для разных диапазонов и схемы согласования могут быть разные) и обеспечить необходимую добротность, соответственно, будет больше потерь чем при отдельном согласовании для каждого диапазона. Материалов о подобных конструкциях сравнительно мало (например, QST, ARRL), хотя они имеют некоторые достоинства перед другими вертикалами. Например:
1. Механическая прочность вибратора из-за отсутствия изоляторов.
2. Возможность и удобство оптимальной настройки КСВ на стыке антенна-фидер (т.е. настройка контура).
3. Простота при установке за счет меньшего веса практически “голой” трубы (если не считать короткой емкостной нагрузки вверху в моем случае).
4. За счет переключаемого резонанса вибратора, улучшается подавление вне диапазонных сигналов на прием и гармоник на передачу.
Как это ни странно звучит, но данная антенна является реализацией идеи использования любой “железяки” в качестве КВ антенны. 🙂 Конечно в данном случае я не имею ввиду совсем крайние случаи, например, телескопическую антенну длинной 1 метр от бытового радиоприемника, раскачанную от ГТ321А до свечения неонки, хотя, в начале 80-х подобный опыт был (может кто помнит радиолюбительское троеборье РЛТ и CW тест на 3.5МГц?). Итак, в данном случае я хотел бы поделиться конкретными результатами того что в итоге получилось. Безусловно, это не панацея и полноразмерная одно диапазонная антенна может работать и лучше, но в ряду многодиапазонных антенн, а речь идет об антеннах на 9 КВ диапазонов, на мой взгляд, данная конструкция явно заслуживает внимания, особенно для тех у кого нет возможности установить что-нибудь солидное, а с DX работать хочется. Естественно, под “любой длинной” подразумевается разумная длина при которой теоретический КПД на наименьшей частоте (1.8МГц) будет хотя бы несколько десятков процентов, т.е. общая длинна должна быть хотя бы метров 10. Далее, с помощью отдельного LC контура для каждого КВ диапазона, антенна согласуется с 50-омной активной нагрузкой, т.е. 50-омный фидер может быть произвольной длинны. Т.е. получается такая блок-схема антенной системы: антенна – блок согласующих переключаемых контуров – фидер. Антенна вертикальная, без трэпов, шлейфов и подобных согласующих (и ненадежных) элементов в вибраторе. Образно говоря, просто вертикальная труба. А для некоторого электрического удлинения использована простая, ненастраиваемая емкостная нагрузка вверху вибратора. В общем, исходя из того какие трубы были в наличии на момент изготовления (а это было еще в 1996 году), общая длина получилась около 13 метров. Отмерено шагами :-), а для проверки идеи точнее и не надо было! Только через пару лет при замене растяжек и по просьбе друзей, измерил точную длину антенны, получилось 12.85 м. По большому счету, конкретная длина не критична – все можно согласовать контурами. Однако, надо иметь в виду, что даже сравнительно небольшое изменении общей длинны антенны (см. ниже) может повлиять на настройку согласующих контуров и даже на схему их включения, в итоге настройка может получится достаточно трудоемкой и длительной. Именно для того чтобы упростить настройку, минимизировать мучительные творческие изыскания при согласовании, поделиться реальными результатами и написан этот материал.

Читайте также:  Устройство вокальных звуковых эффектов на arduino

Конструкция.
5 метров самой нижней трубы (см. рис.1) – диаметр 50мм, далее 5 метров диаметр 40мм, 2м -диаметр 20мм, 85см -диаметр 10мм. Все трубы из дюралюминия, общая длинна 12.85м. На расстоянии 2.85м от верхнего конца антенны, т.е. на стыке 40мм и 20мм труб, закреплены (и гальванически соединены с вибратором) 4 провода емкостной нагрузки из 3мм медного канатика длинной по 1.4 метра. На концах проводов установлены изоляторы к которым крепятся 4 капроновые растяжки верхнего яруса. Нижний ярус (тоже из 4 растяжек) расположен на уровне 5 м от основания. К торцу нижней 50мм трубы жестко прикручен керамический изолятор, который соединен с втулкой опирающейся на стальной шарик диаметром 10мм (см. рис.2). Т.е. получается, что вся антенна стоит только на этом шарике.

Рис.1. Общие размеры антенны.

Рис.2. Конструкция опорного узла.

Очень похоже на конструкцию обнинской Высотной метеорологической мачты (ВММ310), которая введена в эксплуатацию в 1959г., имеет высоту 310м, и шарик там всего 30 см диаметром. Достоинство данного решения в том, что за счет шарика к керамическому изолятору прилагается только безопасное усилие на сжатие, а не на изгиб, соответственно, в вертикальной трубе антенны весьма эффективно гасятся механические резонансы и вибрация от ветровой нагрузки. К основанию подключены 8 противовесов (4шт. длинной 20м, 4 шт. длиной 10м), а также и контур заземления проходящий по крыше 9-этажного жилого дома. У основания антенны установлен блок согласования, представляющий из себя герметизированную металлическую коробку размерами 390x250x120 мм, в которой находятся 8 штук двух обмоточных реле типа “хлопушка”. Реле установлены якорем вниз, т.е. в неактивном состоянии якорь свободно висит между замыкаемыми контактами. Управление на реле подается по 8-ми жильному кабелю UTP (витая пара для локальной сети) от двух полярного источника питания 24V/1A (лучше если будет 27V). Для повышения электрической прочности к наведенному электричеству все схемы согласующих LC контуров выполнены с гальваническим связью антенны и фидера с землей. Для согласования диапазонов 14 и 21 МГц используется один и тот же контур, поэтому левая замыкающая группа реле Р5 (см. схему) используется для переключения фидера на другую антенну. Фидер с волновым сопротивлением 50 Ом может иметь произвольную длину.

Вертикальная многодиапазонная антенна

Здесь речь пойдет о простых передающих коротковолновых антеннах для начинающих радиолюбителей.

Несмотря на множество публикаций и отзывов, выбор коротковолновой антенны для передатчика (трансивера) остается довольно сложной задачей для новичка. “Теория антенн” слишком громоздкая для понимая среднего радиолюбителя, поэтому я позволил себе привести несколько простых тезисов.

Эффективность антенн

КПД антенны – практически не измеряемая величина. Нет такого прибора или метода, который бы позволил измерить коэффициент полезного действия той или иной антенны. Радиолюбители фактически на ощупь пытаются установить характеристики своей антенны. Один из “полу-объективных” параметров антенны – входное сопротивление, которое можно измерить, например, с помощью антенного анализатора (мостовая схема). Зависимость входного сопротивления от частоты также дает некоторое понимание характеристики антенны (так, например, определяется резонансная частота антенны).

К сожалению, еще не создан прибор, позволяющий непосредственно увидеть электромагнитное поле, создаваемое антенной (как, например, это делает тепловизор, при определении теплопотерь здания). В лучшем случае, можно измерить напряженность поля в конкретной точке. Поэтому главной измеряемой характеристикой антенны остается входное сопротивление антенны. Другая измеряемая величина антенн – частота резонанса. Её можно определить косвенно через изменение активного сопротивления антенны или при помощи гетеродинного индикатора резонанса (ГИР). О диаграмме направленности антенны можно ориентировочно судить по экспериментальным данным (измерение напряженности поля) и результатам расчетов программ, подобных NEC.

Сейчас появился более объективный способ оценки работы антенны. Благодаря развитой сети WEBSDR- приемников радиолюбители получили возможность дистанционно оценивать уровень своего сигнала в месте расположения антенны WEBSDR-приемника. Кроме этого, существует несколько сервисов, где сами радиолюбители докладывают о приеме вашего сигнала (вручную или автоматически).

Начинающему радиолюбителю нужна антенна “чтобы попробовать”: простая в изготовлении и установке, многодиапазонная и “всенаправленная”. С простой антенной можно достаточно легко проводить радиосвязи в радиусе до 3000 км. Однако надо учитывать, что “простые” антенны могут “стрелять не туда” и ловить больше помех, чем полезных сигналов. Кроме этого, антенна может представлять серьезную опасность, если радиолюбитель не позаботиться о грозозащите.

Наиболее эффективны направленные вращающиеся антенны (волновой канал, квадраты и т.п.). Они имеют острую направленность, а основное излучение идет под низким углом к горизонту, что обеспечивает условия для проведения дальних связей (DX). Однако сооружение таких антенн – сложная техническая задача (и дорогая). Поэтому большинство радиолюбителей используют так называемые “проволочные антенны” (диполь, OCF, inverted V, T2FD, Delta Loop и другие) или вертикальные. Вертикальные антенны по сравнению с “проволочными” имеют относительно низкий угол излучения к горизонту, что конечно благоприятно для дальних связей (DX). Однако как приемные, штыревые антенны немного проигрывают “проволочным” в соотношении сигнал/шум. Кроме этого, вертикальные антенны типа “граунд плейн” (GP) требуют до 120 противовесов для “достаточного КПД”, что в большинстве случаев просто невозможно устроить.

На низкочастотных диапазонах (160-30 метров) чаще используют проволочные антенны, а на высокочастотных диапазонах (20-10 метров) стараются использовать направленные антенны. Это в основном продиктовано тем, что направленные антенны (а тем более вращающиеся) на низкочастотные диапазоны слишком громоздки и технически трудно выполнимы. В тоже время, соорудить простой “двойной квадрат” или HB9CV на 10 метров не так уж сложно. И тем не менее, подавляющее большинство радиолюбителей работают на “проволочные антенны”.

У “проволочных” антенн есть одно общее свойство: чем ниже они подвешены, тем “вертикальнее” основное излучение. Хотите дальних связей – подвешиваете антенну как можно выше.

Чтобы оценить способность выбранной антенны распространять радиоволны можно использовать специальное программное обеспечение, например, ITS HF Propagation или вебсервис VOACAP Online.

Полуволновый диполь (вибратор Герца)

Древнейшая антенна (диполь Герца). Фактически это развернутый колебательный контур. Входное сопротивление полуволнового диполя на резонансной частоте в свободном пространстве 72-73 Ом (реально с учетом земли получается около 60 Ом). Подвешивать диполь можно практически как угодно (вернее, как получится), но оптимальнее размещать его горизонтально на высоте полуволны (при этом главные лепестки в вертикальной плоскости направлены под углом 30 град к горизонту, а зенитное излучение отсутствует). Также следует учитывать влияние земли и окружающих предметов. Чем ниже антенна, тем меньше её входное сопротивление.

Диаграмма направленности диполя при полуволновой высоте подвеса

При малой мощности диполь можно непосредственно подключать к коаксиальному кабелю 75 или 50 Ом. Если мощность велика, то сильнее проявляется асимметрия токов (начинает заметно излучать оплетка кабеля), что приводит к искажению диаграммы направленности, помехам телевидению и радиоприему (TVI) и снижению КПД всего антенно-фидерного устройства (АФУ). В этом случае, необходимо между коаксиальным кабелем (фидером) и антенной включить симметрирующее устройство. Чаще всего радиолюбители используют так называемый “запорный дроссель” (balun 1:1) – несколько витков коаксиального кабеля наматывают на ферритовый сердечник. Такой дроссель не симметрирует антенну, а подавляет синфазные токи в оплетке коаксиального кабеля.

Inverted V

На самом деле, это вариант установки полуволнового диполя. При таком размещении диполя входное сопротивление близко к 50 Ом, а диаграмма направленности в горизонтальной плоскости почти круговая. Антенна также требует симметрирующего устройства при подключении коаксиального кабеля, хотя на малых мощностях можно обойтись и без него. Подробнее об этой антенне.

OCF (Off Centre Feed), Windom

Несимметричный диполь (антенна со смещенной точкой питания, “виндом”, “американка” и т.д.) в своей сути – многодиапазонный вибратор, работающий на гармониках. Это, по-видимому, самая простая многодиапазонная коротковолновая антенна. Идея состоит в том, чтобы найти такую точку питания, где входное сопротивление антенны будет мало изменяться в зависимости от возбуждаемой гармоники. Более подробно об это антенне>

Этот способ использовать диполь в качестве многодиапазонной радиолюбительской антенны предложил Льюис Варней. Хитрость состоит в том, чтобы двухпроводной фидер был активной частью излучателя. Более подробно об этой антенне >

Это антенна малых возможностей, когда места для размещения антенны совсем мало, а хочется широкополосную антенну. Как и любой компромисс – за счет эффективности. В отличие от OCF диполя и G5RV эта антенна не многодиапазонная, а именно широкополосная, т.е. работает в широком диапазоне частот. Подробнее об этой антенне см. далее.

Читайте также:  Электронный замок и ключи на attiny2313

J-поль

Это полуволновая антенна, питаемая напряжением через четвертьволновый трансформатор. Это частный случай диполя, питаемого с конца (“end off”). Эту антенну также можно по-разному располагать в пространстве (горизонтально, наклонно, вертикально).

J-поль можно питать коаксиальным кабелем. Точка питания выбирается экспериментально, в зависимости от конструкции четвертьволнового отрезка. Подробнее тут.

Vee-beam

Под этим названием встречаются несколько конструкций: с нагрузкой на концах и без неё, длинные и короткие. Наиболее популярна Terminated VeeBeam (с нагрузкой), т.к. это широкополосная антенна. Главный недостаток этой антенны – нужно место, ведь лучи антенны длинной примерно 120 метров. Подробнее >>

Delta Loop (треугольник, дельта)

Антенна относится к петлевым антеннам, также как и квадраты, но проще в изготовлении. Периметр антенны примерно равен длине волны с небольшим удлинением. Конструкции в основном отличаются подвесом антенны и точкой питания. На низкочастотных диапазонах часто используют “ленивые дельты” (т.е. подвешенные почти горизонтально), а на высокочастотных диапазонах чаще применяют вертикальные или наклонные “дельты”. Низкочастотные “дельты” можно возбуждать на гармониках, кратных двум без изменения способа питания. Однако свойства “дельты” сильно зависят от конкретного размещения (особенно низкочастотные), поэтому имеют много противоречивых отзывов. Подробнее об этой антенне.

Loop Skywire

Это большой квадрат, подвешенный горизонтально над землей на высоте около 12 метров. Также, как и Delta Loop относится к петлевым антеннам. Это любимая антенна QRP-шников. Она дешевая и эффективная. Подробнее об этой антенне >>

Вертикальные антенны

Выбор вертикальных антенн не особо большой. В основном это различные модификации классической Ground Plane (GP), вертикального диполя, коаксиальной антенны и J-поля. Т.к. для низкочастотных диапазонов высота таких антенн слишком большая, то вертикальные антенны в основном применяются на высокочастотных диапазона (выше 14 МГц). Многодиапазонность GP достигается в основном введение дополнительных вибраторов и “емкостей/индуктивностей”, работающих как удлиняющие или режекторные элементы.

Основное достоинство вертикальных антенн – низкий угол излучения к горизонту. Основной недостаток – требуется “хорошая земля”.

Вертикальная многодиапазонная антенна

КОНСТРУКЦИЯ И ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭФФЕКТИВНОЙ МНОГОДИАПАЗОННОЙ РАМОЧНОЙ АНТЕННЫ ПЕРИМЕТРОМ 21,4 м (ТРЕУГОЛЬНИК С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ).

Стерликов А.( RX9SN )

Эта антенна подойдет тем, кто хочет отправиться в экспедицию или желающим иметь компактную и эффективную пятидиапазонную антенну, с малым углом излучения в вертикальной плоскости. Диаграмма направленности этой антенна близка к круговой.

Антенна представляет собой равнобедренный треугольник, периметром 21,4м. Боковые стороны, для достижения наибольшего усиления, должны быть около 0,28-0,3 от периметра, т.е. примерно 6,3м. Горизонтальная сторона получается при этом 0,42 l , т.е. 8,8м. Т.к. антенна находится низко над землей, то , если использовать горизонтальную поляризацию , получится большой угол излучения к горизонту, поэтому при запитке антенны с нижнего угла, мы достигаем излучения волны вертикальной поляризации с малым углом к горизонту, даже при низкой высоте подвеса антенны.

ВАЖНО при запитке не перепутать: оплетка подходит к наклонной стороне, а жила к горизонтальной стороне.

Для питания антенны используется 75-ти Омный коаксиальный кабель.

В качестве материала можно использовать медную проволоку или антенный канатик, любого доступного диаметра.

В горизонтальной плоскости диаграмма направленности очень близка к круговой. П ервое испытание этой антенны было проведено на моей радиостанции, во время CQ WPX CW 2002. Антенна располагалась на крыше панельной пятиэтажки, верхний угол был около 9м от крыши, а горизонтальная сторона около 4м. Полотно было выполнено из медного антенного канатика, диаметром 1,2мм. Прием на Дельту был очень хороший, станции проходили 1-2 балла громче, чем на GP с 24-ю противовесами. Отвечали тоже хорошо. За тест, только на двадцатке, я провел 484 связи (чистого времени работал около 8-ми часов). Мощность была около 30-ти Ватт. Многих корреспондентов, которых я слышал на дельте, на GP слышно не было. С тех пор эта дельта у меня так и висит, работаю на ней на 14, 21, 28 MHz , и вполне доволен.

Во-второй раз эта антенна была испробована на коллективке RZ 9 SWP (Медногорский центр дополнительного образования детей), членом которой я являюсь. У нас появилась возможность поехать в горы, и поработать от туда дробь / p .

Заранее подумав об антенне, мы решаем взять с собой эту дельту. Затем, изготовив дельту на коллективке, мы для интереса хотим её испробовать. Выйдя во двор коллективки, мы повесили антенну так, что горизонтальная сторона была около метра от земли, а расположение двора нашей коллективки такое, что с четырёх сторон, довольно близко, находятся жилые дома. КСВ на всех пяти ВЧ диапазонах(включая WARC ) было ниже 1,5. При сравнении дельты с тремя элементами YAGI , на двадцатке, нам давали 1-2 балла разницы в пользу Yagi ( Yagi расположены 20 метров от земли).

На следующий день мы взяли дельту в нашу горную экспедицию. Прибыв на место, мы начали установку антенны. Она получилась около 1,5м от земли. Мы использовали KENWOOD TS -140 S (70-90 w ), аккумулятор 6-СТ-90.

Большинство станций, особенно из СНГ, проходили с плюсами. С первых QSO становится ясно, что антенна работает хорошо. Затем, дав CQ на 14 MHz в CW , мы оказались в pile – up -е: сразу по 3-5 зовущих станций (звали из Европы, Азии, Северной Америки). На 28 MHz на общий вызов в SSB удавалось проводить по 20-15 связей в 10 минут. Работа в основном велась на общий вызов. Также очень хорошо отвечали на 18 и 24 MHz .

Таким образом , за все время эксплуатации антенна показала себя очень хорошо при работе на всех ВЧ диапазонах. Может, это просто условия были такие-то необычные – не знаю, но антенна работает хорошо .

ВАЖНО: При эксплуатации этой вертикальной дельты у меня на ней постоянно скапливалось статическое электричество, особенно перед дождем, снегом или грозой(заряд бывает такой силы, что ударяет током при прикосновении к наружной изоляции фидера). Поэтому следует отключать кабель от передатчика, когда работа на рст. не ведется.

Литература: RK 3 ZK И.Н.Григорьев “Антенны для радиолюбителей”

VA 3 TTT А.Барский “Выбор формы Delta Loop ”

Вертикальная многодиапазонная антенна

Конструкцию указанной антенны мне по эфиру сообщил лет 10. 15 назад радиолюбитель В.Волий (UA6DL), за что я ему очень благодарен. Антенна работает до сих пор, и ее работой как резервной антенны я, в принципе, доволен. Измеренные значения КСВ для частоты 1,9 МГц – 1,9; для 3,6 МГц – 1,3; для 7,05 МГц-1,2; для 14,1 МГц -1,4; для 21,2 МГц -1,7; для 28,6 МГц – 1,6. Конструкция антенны показана на рис.1. Антенна представляет собой обыкновенный диполь с длиной луча 20,5 м. Антенна питается коаксиальным кабелем волновым сопротивлением 50. 75 Ом. Для согласования применяется широкополосное согласующее устройство на ферритовом кольце и двухпроводная линия с волновым сопротивлением 300 Ом. Двухпроводная линия выполнена из телевизионного кабеля КАТВ длиной 17,7 м, разомкнутого на конце. Широкополосный трансформатор изготовлен на ферритовом кольце марки 30. 50 ВЧ с наружным диаметром 24. 32 мм – в зависимости от пропускаемой мощности (1 см поперечного сечения керна кольца способен передать без повреждения около 500 Вт). Если одного кольца недостаточно, берут два-три кольца, сложенных вместе. Кольцо (кольца) предварительно обматывают фторопластовой лентой. При максимальной мощности кольцо может нагреваться до 70°С. Коэффициент трансформации широкополосного трансформатора – 1:4. Для изготовления трансформатора на кольцо наматывается сложенный параллельно провод ПЭВ 00,8. 1,0 или многожильный провод в виниловой или фторопластовой изоляции (не боится нагрева). Количество витков-9. 10. После намотки конец одного провода соединяется с началом другого, образуя среднюю точку. Широкополосный трансформатор крепится на расстоянии 5,9 м от точки подключения диполя к двухпроводной линии. Трансформатор защищают от воздействия влаги, обматывая его изоляционным материалом и покрывая лаком. Полотно антенны изготовлено из оцинкованного провода диам. 2 мм, и, по-видимому, только поэтому она простояла столь длительное время в условиях кислотных дождей Донбасса.


Рис. 1

В принципе, плечи антенны можно выполнить из 5. 8 скрученных медных проволочек марки ПЭВ 0,8 мм. Проверено – прочность хорошая. Горизонтальный проволочный волновой канал. Как гласит радиолюбительская мудрость, лучшим усилителем высокой частоты в трансивере (приемнике) является антенна. И это правда на 100%! Имея хорошую антенну, можно даже на самодельный трансивер работать с DX, и наоборот, на дорогой импортный трансивер и плохую антенну тех же корреспондентов высокой частоты “слабых” корреспондентов не “вытянешь”. Для этих целей широко применяют антенны направленного действия, поскольку они позволяют сконцентрировать большую часть излучаемой электромагнитной энергии в определенном направлении, увеличивая тем самым напряженность поля в месте приема и уменьшая помехи в других направлениях, а также получать больший уровень сигнала при приеме с этого направления. Разумеется, наилучшим вариантом является установка вращающейся направленной антенны, однако не всем коротковолннокам доступны приобретение и установка такой антенны.


Рис.2

Предлагаю конструкцию компромиссного варианта однодиапазонной двухэлементной антенны “Волновой канал” (рис.2) с фиксированной диаграммой направленности. Антенна располагается в горизонтальной плоскости и обладает четко выраженными направленными свойствами. Конструкция антенны понятна из рисунка. В указанной антенне один вибратор активный – это полуволновой диполь, второй вибратор пассивный – директор. Ток в пассивном вибраторе создается за счет электромагнитной индукции полем активного вибратора. Изменяя длину пассивного вибратора и его расстояние от активного вибратора, можно менять относительную фазу тока в нем. На этом и основан принцип концентрации электромагнитной энергии в определенном направлении. Если фаза тока в пассивном вибраторе такова, что результирующее поле в направлении этого вибратора увеличивается, а в противоположном уменьшается, пассивный вибратор работает как директор. Такая антенна дает выигрыш по мощности около 5 дБ. Существенно и ослабление помех от радиостанций, находящихся перпендикулярно и сзади направления на корреспондента, которое у этой антенны составляет приблизительно 15 дБ. Антенна, изготовленная по приведенным размерам, как правило, в подгонке длины элементов и расстояния между ними не нуждается. Полотно антенны выполняется из медного канатика, медной, оцинкованной или бимметаллической проволоки диам. 2 мм. Если такой проволоки в наличии не оказалась, можно изготовить самодельный медный канатик из свитых с шагом 2-3 витка на 1 см 6. 8 проводов ПЭВ-I или ПЭВ-II 0,7. 0,8 мм. Концы канатика должно быть хорошо пропаяны. Такой самодельный канатик из провода довольно прочен. Естественно, перед установкой этой антенны радиолюбитель должен определить для себя наиболее интересующее направление излучения (приема). Конструктивные размеры антенны для каждого диапазона приведены в табл.1.

Читайте также:  Как бесплатно звонить домой с сотового телефона

Поговорим о радио?

Блог о радиоприеме и аппаратуре, электронике и многом другом

Антенна G8JNJ – многодиапазонный вертикал

Недавно вспоминал популярную антенну, которая в народе известна как «Антенна выходного дня». Я решил разобраться, откуда она появилась и почему она так популярна среди радиолюбителей. Здесь будет опубликован перевод статьи по антенне с сайта G8JNJ.

G8JNJ является широкополосной, она не требует тюнера и была скопирована многими компаниями. Заметки и описание ниже описывают конструкцию широкополосной вертикальной антенны, для которой не требуется тюнер, и которая способна обеспечить среднюю эффективность на всех диапазонах от 7 МГц до 28 МГц (возможна работа с низкой эффективностью с 3,5 МГц до 51 МГц).

Я провел длительные исследования антенны типа Comet CHA-250 с использованием специально сконструированного трансформатора 5:1. Я попробовал многие другие проекты, прежде чем, наконец, пришел к текущей версии.

Основной дизайн и принципы, первоначально изложенные на этой странице в 2008 году, были скопированы многими компаниями (в основном в Северной Америке) без какого-либо признания источника авторского дизайна. Они продают свои продукты за сотни долларов США и продолжают делать диковинные заявления об их эффективности.

Так что, если вы хотите поэкспериментировать и построить довольно компактную многодиапазонную антенну, которая работает умеренно хорошо, не требует тюнера и может быть построена менее чем за 20 фунтов, если вы присматриваетесь к запасным частям, то эта статья для вас.

Обратите внимание, что эта антенна НЕ будет превосходить веревочную антенну длиной 30 метров на ВЧ-диапазонах или провод длиной 80 метров на НЧ-диапазонах – она ​​работает так же хорошо, как и вертикальная антенна длиной 7 м.!

Принцип действия заключается в том, что конкретная длина излучающего элемента выбирается таким образом, чтобы он представлял среднее значение импеданса в большинстве любительских диапазонов. Специальный согласующий трансформатор присоединен в точке питания, чтобы преобразовать импеданс антенны в значение, близкое к 50 Ом.

Обратите внимание, что все эти «простые в согласовании» антенны работают более или менее одинаково путем включения резистивных потерь в согласующий трансформатор или путем добавления внешних резисторов, которые применяются в таких антеннах, как Diamond BB7V и BB6W.

Большинство из них имеют низкое значение сопротивления шунта, благодаря чему КСВ стремится к единице, когда присоединен отрезок провода с высоким сопротивлением точки подачи (1/2 волны и даже кратно). Это можно наблюдать по тому, как обеспечивается низкий КСВ даже когда к трансформатору не подключен антенный провод.

Некоторые другие используют высокое значение последовательного сопротивления, которое делает КСВ хорошо выглядящим, когда присоединена длина провода с низким импедансом точки подачи (1/4 длины волны) или используется электрически короткий провод. Это можно наблюдать по низкому КСВ, когда выход трансформатора закорочен на заземление экрана коаксиального кабеля.

Когда используется хороший трансформатор с низкими потерями, оба вышеупомянутых теста должны дать очень высокое значение КСВ, поскольку нет потерь на трансформаторе (обрыв цепи и короткое замыкание).

Когда через трансформатор подключен резистор для улучшения согласования, он будет поглощать большую часть приложенной мощности, которая в идеале должна излучаться. Значение резистора будет определять, сколько энергии будет потрачено впустую и какой будет КСВ в худшем случае. Если у трансформатора есть резистор, значение которого равно его вторичному сопротивлению, то он рассеивает большую часть приложенной мощности, но без подключенной антенны КСВ будет близок к 1:1. Точная величина мощности, которая будет излучаться, будет зависеть от импеданса провода антенны на конкретной частоте, но, вероятно, она будет излучать больше мощности, когда импеданс антенны ниже значения сопротивления нагрузки.

Если вы используете сопротивление, которое в два раза превышает значение вторичного сопротивления трансформатора, то максимальный КСВ без подключенной антенны будет 2: 1. Обычно это максимальный КСВ, который большинство радиостанций может выдержать без срабатывания защиты КСВ для снижения выходной мощности до безопасного уровня.

На приведенном ниже графике показано измеренное значение КСВ вертикальной проволочной антенны длиной 6,5 м.(установленной на удочке длиной 10 метров), с использованием 10 скрытых радиальных лучей и подключенными различными значениями резистивных нагрузок.

Красный график с 50-омным сопротивлением, желтый с 100-омным, оранжевый с 200 Ом, зеленый 300 Ом и синий с 450 Ом. Таким образом, самый низкий общий КСВ – с сопротивлением согласующего сопротивления около 200-300 Ом. Два маркера показывают резонансную частоту 1/4 (M1 при 10,5 МГц) и резонансную частоту 1/2 волны (M2 при 21 МГц).

Если учесть некоторые дополнительные потери в трансформаторе и потерю около 2 дБ в коаксиальном кабеле, а излучающий элемент и радиальная система настроены точно, то можно достичь КСВ менее 2:1 в большинстве любительских диапазонов.

Моя улучшенная конструкция трансформатора все еще имеет некоторые потери, но она намного меньше, чем у оригинального клона Comet. Это приводит к улучшению усиления антенны на несколько дБ по сравнению с версией Comet (измерения A/B сделаны с помощью удаленного приемника).

График, показывающий потери через трансформаторы. Синий след — это клон Comet, а красный — мой улучшенный трансформатор.

Эффективность нового трансформатора намного лучше, чем в предыдущих версиях, которые я тестировал. Я больше не могу измерить какое-либо улучшение мощности излучаемого сигнала, подключив удаленный тюнер в конце коаксиального кабеля с низкими потерями, питающего антенну (кроме 1,9 МГц и 3,6 МГц, где наблюдалось улучшение примерно на 2 дБ).

Проходные потери намного ниже, чем в оригинальной версии, и конструкция антенны обеспечивает лучшую эффективность излучения и немного более высокий показатель КСВ.

Однако из-за уменьшения сквозных потерь (и его маскирующего эффекта на КСВ ) КСВ немного выше, чем у клона Comet.

На приведенном выше графике показан КСВ, измеренный у основания провода длиной 6,5 м., который установлен на удочке длиной 10 метров. Красная линия показывает прямую подачу провода 6,5 м., зеленая кривая показывает сопротивление 300 Ом, оранжевая показывает вертикальную подачу через трансформатор по схеме Comet, а синяя трасса показывает вертикальную подачу через мою модифицированную версию трансформатора. Два маркера показывают резонансную частоту 1/4 (M1 при 10,5 МГц) и резонансную частоту 1/2 волны (M2 при 21 МГц).

Обратите внимание, что трансформатор добавляет постепенно большее сопротивление шунта на низких частотах, что улучшает КСВ. Дальнейшие улучшения в согласовании можно получить, используя короткие противовесы вместо большой системы заземления. Это увеличивает резистивную составляющую полного сопротивления антенны на самых низких частотах. Хотя это уменьшает усиление антенны, оно мало влияет на общие характеристики в полосах низких частот, так как антенна слишком короткая, чтобы в любом случае работать на этих частотах. Эти факты могут ужаснуть вас, но многие производители коммерческих антенн используют похожие методы, они просто не говорят вам!

Многие люди также утверждают, что потери в 2 или 3 дБ в соответствующей сети слишком велики. Но мои тесты показывают, что даже хороший тюнер может добавить потери в пределах от 0,5 до 1,5 дБ, и что многие балуны 4:1, особенно те, которые намотаны на сердечниках из железного порошка, также могут добавить потери от 1 до 3 дБ, особенно при питании с низким импедансом или с реактивной нагрузкой. Таким образом, потери от 2 до 3 дБ могут быть довольно средними, и я бы сказал, что многие любители уже имеют такое количество потерь на своем пути передачи, даже не осознавая этого, поскольку они никогда не тратят время на его измерение.

На приведенной ниже диаграмме показан КСВ, измеренный с помощью кабеля длиной 10 м. у основания антенны. Обратите внимание, что любые дополнительные потери в фидере улучшат показатели. Например, когда подключена типичная длина коаксиального кабеля (с потерями от 1 до 2 дБ), КСВ будет улучшаться дальше. например, нагрузка с КСВ 3:1 будет измеряться как 2,3: 1 с потерей в кабеле 1 дБ и 1,9:1 с потерей в кабеле 2 дБ.

Основными компонентами антенны являются 9-метровая удочка, 6-метровая мачта, трансформатор 5:1 и несколько проводов. Они используются так, как показано на рисунке ниже.

Рисунок, показывающий конструкцию трансформатора 5: 1 ниже. Ферритовые кольца похожи на материал типа 33 и могут быть получены из номера артикула CPC CBBR6924 или CBBR6945. Оба из них поставляются в упаковках по пять штук и должны просто скользить по стандартной медной трубке диаметром 15 мм. К сожалению, некоторые из ферритовых колец, которые я купил недавно, немного меньше, и поэтому не подходят к медным трубкам стандартного размера. Если вы столкнулись с этой проблемой, вам, возможно, придется купить латунные трубки.


Источник: https://g8jnj.webs.com/broadbandhfvertical.htm

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector