Антенна spitfire – Направленная антенна Spitfire на диапазон 80m | RUQRZ.COM

Направленная антенна Spitfire на диапазон 80m | RUQRZ.COM

Антенна Spitfire на диапазон 80m

Антенна выполняется из антенного канатика. Легкость установки и настройки.

HA8RM собрал свой вариант антенны Spitfire на диапазлн 80м.

Система заземления:

Система заземления антенны Spitfire примененная на HA8RM

В принципе такое же основание можно сделать из уголка квадратной формы 🙂

Постройка антенны:

Постройка антенны

На верхушке мачты установлена крестовина

Крестовина

Крестовина

У основания антенны

Управляющие реле и шлейф в углах антенны

Реле РЕФЛЕКТОРА

Изолятор рефлектора

Схема блока управления

Блок управления

Блок управления

Переключение антенны происходит в четырех коммутируемых направлениях.

Более подробно об Spitfire антенне (PDF).

Что еще почитать по теме:

www.ruqrz.com

Малогабаритная антенна диапазона 80 м | RUQRZ.COM

Без преувеличения можно сказать, что 80-метровый диапазон является одним из наиболее популярных. Однако многие земельные участки слишком малы для установки полноразмерной антенны на этот диапазон, с чем и столкнулся американский коротковолновик Joe Everhart, N2CX. Пытаясь выбрать оптимальный тип малогабаритной антенны, он проанализировал много вариантов. При этом не были забыты классические проволочные антенны, которые при длине более L/4 работают достаточно эффективно. К сожалению, такие антенны, запитанные с конца, нуждаются в хорошей системе заземления. Разумеется, качественное заземление не требуется в случае применения полуволновой антенны, но ее длина оказывается такой же, как у полноразмерного диполя, запитанного по центру.

Таким образом, Joe решил, что самой простой антенной с хорошими параметрами является горизонтальный диполь, возбуждаемый в центре. К сожалению, как уже указывалось, длина полуволнового диполя 80-метрового диапазона часто является препятствующим фактором при его установке. Тем не менее, длина может быть уменьшена примерно до L/4 без фатального ухудшения характеристик. А если приподнять центр диполя и приблизить к земле концы вибраторов, получим классическую конструкцию Inverted V, которая дополнительно сэкономит площадь при установке. Следовательно, можно рассматривать предложенную конструкцию как Inverted V 40-метрового диапазона, который используется на 80 м (см. рис. выше). Полотно антенны образовано двумя вибраторами по 10,36 м, симметрично снижающимися от точки запитки под углом 90° друг к другу. При монтаже нижние концы вибраторов должны располагаться на высоте не менее 2 м над землей, для чего высота подвеса центральной части должна быть не менее 9 м. Малая высота подвеса обуславливает эффективное излучение под большими углами, что идеально подходит для связей на расстояниях до 250 км. Самым главным преимуществом подобной конструкции является то обстоятельство, что ее проекция не превышает 15.5 м.

Как известно, достоинством полуволнового диполя, питаемого по центру, является хорошее согласование с 50 или 75-омным коаксиальным кабелем без применения специальных согласующих устройств. Описываемая антенна в диапазоне 80 м имеет длину L/4 и, следовательно, не является резонансной. Активная составляющая входного импеданса мала, а реактивная — велика. Это означает, что при сопряжении такой антенны с коаксиальным кабелем, КСВ окажется слишком высок, и уровень потерь будет значителен. Проблема решается просто — необходимо применить линию с малыми потерями и использовать антенный тюнер для ее согласования с 50-омной аппаратурой. В качестве антенного фидера был использован 300-омный телевизионный плоский ленточный кабель. Меньшие потери обеспечивает двухпроводная воздушная линия, но ее сложнее завести в помещение. Кроме того, может потребоваться подстройка длины фидера, чтобы попасть в диапазон перестройки антенного тюнера.

В оригинальной конструкции концевые и центральный изоляторы были изготовлены из обрезков стеклотекстолита толщиной 1,6 мм, а для полотна антенны использовался изолированный монтажный провод диаметром 0,8 мм. Провода малого диаметра успешно эксплуатировались на радиостанции N2CX в течение нескольких лет. Разумеется, значительно дольше прослужат более прочные монтажные провода диаметром 1,6…2,1 мм.

Проводники плоского телевизионного кабеля недостаточно прочны и обычно обрываются в точках подключения к антенному тюнеру, поэтому необходимую механическую прочность и простоту подключения линии к тюнеру обеспечивает переходник, изготовленный из фольгированного стеклотекстолита.

Схема тюнера очень проста, и представляет собой последовательную резонансную цепочку, обеспечивающую согласование с коаксиальным кабелем.

Настройка тюнера осуществляется с помощью конденсатора С1. Для QRP-варианта катушка индуктивности L1 содержит 50 витков, a L2 — 4 витка изолированного провода, намотанных на тороидальный сердечник из карбонильного железа Т68-2 (внешний диаметр — 17,5 мм, внутренний — 9,4 мм, высота — 4,8 мм, р=10). Можно использовать и катушку с воздушным сердечником, но при этом увеличатся габариты устройства.

Конструкция тюнера также очень проста. Для его изготовления применен фольгирован- ный стеклотекстолит. На припаянных к основанию боковых пластинах установлены пара клемм с одной стороны и коаксиальный разъем — с другой. Выводы L1 и С1, подключаемые к линии, не имеют соединения с общим проводом. Один конец вторичной обмотки L2 «заземлен» на плату основания и экран коаксиального разъема, а «горячий» конец этой обмотки припаян к центральному выводу коаксиального разъема Конденсатор переменной емкости может быть припаян (приклеен) к основанию или закреплен с помощью винтов, но обкладки конденсатора не должны соединяться с общим проводом.

Для настройки антенной системы с этим тюнером длина 300-омного фидера должна быть 13,7 м. При использовании другого тюнера, возможно, придется удлинить или укоротить фидер, чтобы попасть в диапазон перестройки тюнера. В связи с тем что настройка тюнера довольно «остра», желательно проверить работу устройства до подключения антенны. Эквивалентом антенны может служить зажатый между клеммами 10-ом резистор. Изменяя емкость кондесатора С1 и число витков L2, добиваются КСВ не хуже 1,5. Настройка тюнера при работе с антенной также будет «острой», поэтому вполне удовлетворительным будет значение КСВ около 2 в полосе частот около 40 кГц.

Несмотря на то что описываемая антенна была разработана для диапазона 80 м, она может использоваться и в качестве многодиапазонной. Однако простейший тюнер придется заменить на более сложный.

Joe Everhart, N2CX. —     QST, 2001, 4

Что еще почитать по теме:

www.ruqrz.com

Антенны на основе гибких и прочных пластиковых удилищ | RUQRZ.COM

В практике эфирной работы радиолюбителя бывают ситуации, когда по разным причинам используются сделанные «на скорую руку» заменители строгих антенных конструкций. Нередко они становятся основными и единственными в условиях конкретного использования, обретая статус «городских» антенн «за окном», на балконе жилого здания или «походных» антенн за пределами домика кемпинга, номера гостиницы, палатки туриста.

Среди таких сооружений в последнее время весьма популярны антенны, выполненные на основе гибких и прочных пластиковых удилищ, цельных или телескопических. Склонные к юмору радиолюбители называют их «удочками», подразумевая замену ее атрибутов (лески, крючка с наживкой, грузило, поплавка) гибким медным проводом излучателя, а сам процесс поиска партнеров по эфиру подобием рыбной ловли. Обычно проводник «удочки» (далее в тексте кавычки опустим) для уменьшения физической длины сворачивается в спираль, а удилище закрепляется под углом к стене дома и наклонно по отношению к земле, реже — перпендикулярно стене дома. Иногда удочки снабжаются емкостными нагрузками. Вариант без опоры-удилища называют «веревкой» в том случае, если имеется возможность «зацепить» через изолятор внешний конец излучателя за подходящую опору, например, дерево. В последнем случае геометрия излучателя, как правило, линейна, без сворачивания в спираль.

Смысл применения антенных удочек — в закреплении сооружения в «одной точке», жестко привязанной к жилью, шэку, с вынесением за его пределы физически укороченного
антенного полотна. В «электрической» интерпретации удочку иногда можно считать «вертикалом» на отвесной земле (стена здания, обрыв ущелья, крутой склон горы). Конечно, используются и другие варианты «привязки» — например, кромка крыши дома, иллюминатор или борт судна, автомобиль на стоянке туриста и т.п. Покров палатки к стене дома явно не отнесешь… Отсюда схемы и размеры удочек, свойства и особенности, присущие семейству проволочных антенн. В этом плане важнейшим фактором «грамотного» изготовления и применения удочки является определение ее электрической диспозиции по отношению к земле.

Несколько слов о физическом укорочении излучателя удочки. Сворачивание его полотна в спираль не означает замену антенной «линии» сосредоточенной индуктивностью. Достаточно выполнить антенное полотно на двух (четной группе) «встречных» спиралях (индуктивности вычитаются) или в виде петлевой группы «дискретов» при одинаковой физической длине системы, чтобы убедиться в близком подобии этих вариантов с позиций классической теории. Изрезанные «провалами» эпюры тока стоячей волны во всех трех схемах практически одинаковы, что говорит о тождественных поперечных излучениях. Здесь уместно напомнить, что сворачивание в спираль или петлевую группу провода вибратора целесообразно выполнять в его «низкоэнергетической зоне», т.е. в верхних участках вертикала и ближе к концам диполя. Но еще большего эффекта можно добиться, выполнив свернутое полотно по известному принципу антенны 5/8L с «верхней» и «нижней» емкостными нагрузками. Не забываем, что под «верхом» и «низом» здесь понимается дальний открытый конец и сторона питания излучателя соответственно.

Сворачивание части провода в спирали имеет естественный недостаток — «витки» для удержания формы необходимо чем-то фиксировать, для чего предложены те или иные способы, не всегда доступные и удобные в «полевых» условиях. Могу предложить нетрадиционное решение — применить жгутовую обвязку удилища гибким изолированным проводом излучателя с жесткой узловой самофиксацией. Такая технология позволяет удобно реализовать и исследовать излучатель с произвольной петлевой и витковой структурой, в том числе, «безындуктивной» намоткой. Здесь мы подходим к границе, где «ясность» рассматриваемой темы… начинает «тускнеть».

Для понимания многих проблем (например, последствий «отвесно-боковой» установки антенн типа удочка, включая полуволновые монополи) желательно осознавать следующее. В настоящее время специалистов в области антенн можно разделить на два непримиримых, почти враждебных лагеря — «традиционалистов», исповедующих классическую теорию антенн, и «непримиримых», обнажающих ошибки этой «ретротеории». Идеи новой трактовки электродинамики основаны на части теоретического фундамента, заложенного плеядой великих предшественников «традиционалистов». В основе многоплановых исследований, изысканий и разработок К.П.Харченко содержатся новые аргументированные подходы к понятию радиоволны как «лучистой энергии», отвергающие «радиоволну Максвелла, Пойнтинга, Герца». Эти работы вызвали глобальный интерес, и нам, радиолюбителям, созерцать это научное противоборство в позе стороннего наблюдателя недопустимо. Ведь объект столкновения — не только сфера большой науки, но и «наша территория», пусть «на вторичной основе».

Вертикал, удочка, «веревка», диполь, установленные или подвешенные перпендикулярно стене железобетонного (худший случай) здания «торцом» антенного полотна, излучают и принимают радиосигналы в сторону и со стороны этой стены. Это экспериментально установленный факт, так или иначе конфликтующий с классической теорией. Каковы механизмы прохождения сигнала? К.П.Харченко обнаружил, что разница в ослаблении уровня потоков лучистой энергии различной структуры при преодолении подобных сред может достигать трех порядков (1000 раз). Подобное наблюдал и В.И.Коробейников в среде воды, исследуя ЕН-антенну и указав на принципиальную необходимость наличия «встречных» спиралей в ее составе.

Почему неизвестный механизм проникновения лучистой энергии в плотную среду важен даже за пределами гипотетической возможности «новой радиосвязи»? К.П.Харченко утверждает, что в составе излучения классического диполя присутствует, помимо поперечной, продольная составляющая излучения; он ее целенаправленно выделял, наблюдал, установил факт проникновения через латунную стенку «клетки Фарадея» и получил патент РФ на соответствующий способ. Своим началом она восходит к теории волноводов, но как объект излучения проводника за пределы абстрактных рассуждений «не простиралась». Допускается, что эта составляющая, встречающаяся в литературе под названием «продольной электромагнитной волны», может быть весьма опасной. Надеюсь, намек понят: ведь удочка с ее торцами — возможная стрела и неожиданный бумеранг в руках радиолюбителя. В Интернете можно встретить совсем уж необузданные легенды-утки по «продольной» теме, разоблачающие тайны якобы созданного и испытанного «волнового оружия».

С другой стороны, давно известен так называемый торцевой эффект, вынуждающий укорачивать излучатель вследствие излучения торца ортогонально проводнику излучателя. На этом основано применение концевых емкостных нагрузок вертикала или горизонтального диполя — концевая емкость искусственно увеличивается наращиванием площади торца. При этом растет ортогональная составляющая излучения, совпадающая по направлению с «продольной составляющей» К.П.Харченко. Возникает вопрос, не являются ли они тождественными? Возможна ли их суперпозиция? И далее, проводниковые емкостные нагрузки, в свою очередь, имеют длину и торцы как обычный излучатель. Следовательно, тоже должны излучать все эти составляющие, при этом «продольные излучения» емкостных нагрузок совпадают по направлениям с излучением основного излучателя. Возможна ли и их суперпозиция?

Псевдотождественность торцевого излучения и «продольной составляющей» можно было бы считать установленной, если бы не проникновение последней сквозь плотные среды, включая цветные металлы. А потому вполне вероятно, что «продольная составляющая» действительно существует в виде излучения другой энергетической структуры. Каковы соотношения их мощностей? Как соотносятся классические параметры антенны (например, КПД, КСВ) с этой составляющей? Действительно ли «волновые размеры антенны» утрачивают смысл при ее учете? А возможный крах понятий «ближняя зона», «поляризация»… И бездна других вопросов, отрешиться от которых просто невозможно. Но после того как факт неоспоримо установлен, домыслы отодвигаются в сторону, и феномен исследуется!

Ясно одно, центральным моментом антенной техники «не по Герцу» является действительно новое понимание и видение тока смещения, образующего стоячую волну (стоячие волны?) на проводнике в качестве обратной волны совместно с током проводимости прямой волны, а также целенаправленное формирование емкостного пути этого тока. Ясно и другое — у радиолюбителей есть решающее преимущество перед остальными исследователями, позволяющее «немедленно» проверить на практике и оценить любые отклонения от «накатанного пути» эфирными радиосвязями на любые расстояния. Такой готовой легитимной «метрологией», имеющейся в нашем распоряжении «по определению», грешно не воспользоваться.
Впрочем, цивилизация неожиданно подарила возможность стартовых исследований любому желающему, даже школьнику. Опустим активированный мобильный телефон (СВ-рацию) в котелок или ведро для ухи, закрыв все щели, и «установка» готова к первому эксперименту. Далее — вариация антенн, а после герметизации «мобильника» полиэтиленовым паке
том, — водная среда с помощью настоящей удочки… За рубежом даже построили установку и испытали струю морской воды в качестве антенного излучателя, тем самым создав уже саму антенну- удочку из воды. В подобных опытах мы получаем дополнительный, уже социальный, эффект — привлечение детей и подростков к радиолюбительству и большой науке через увлекательные опыты…

Скромная, суррогатная удочка, зацепившая мифологического левиафана Максвелла, Пойнтинга, Герца с радиолюбителем в его чреве… Повседневно увлекаясь нередко рутинными занятиями под вывеской любительской радиосвязи, мы приносим в жертву исследовательский характер радиолюбительства, его ядро. Самое время, читатель, учиться строить антенны «не по Герцу», исследовать и развивать их! Нас ожидает неизведанный путь по тонкому льду на фоне ситуации «дежа вю»: совсем недавно мы учились «не по Гегелю»… Но не исключено, что антенные удочки вызовут к жизни обильный творческий радиолюбительский «улов» по другому, пушкинскому, сюжету о рыбаке и рыбке с поправкой на исключение «разбитого корыта» в финале.

Что еще почитать по теме:

www.ruqrz.com

Yagi не требующая настройки | RUQRZ.COM

Оказывается, можно создать волновой канал,не требующий настройки. Большинство описаний антенн «волновой канал» (Яги/Yagi) предусматривают согласующее устройство Гамма или Омега, поскольку предполагается, что антенна имеет волновое сопротивление меньше волнового сопротивления питающей линии, в качестве которой обычно используется коаксиальный кабель 50 или 75 Ом.

В процессе моделирования антенн при помощи программы Quick Yagi я выяснил, что можно спроектировать антенну с волновым сопротивлением 50 Ом, что точно соответствует сопротивлению кабеля, и тогда отпадает необходимость в согласующем устройстве. Возможно другим это моё «открытие» известно давно. Что это даёт? Во-первых, настройка гаммы или омеги – дело хлопотное. Во-вторых, гамма или омега являются частотно-зависимыми элементами и поэтому могут «затушевать» настройку (подгонку) элементов антенны и даже сузить её рабочий диапазон. Так зачем же эту гамму применяют? Она нужна тогда, когда волновое сопротивление антенны меньше 50 Ом. Зачем же делать меньше? Да это получается само собой в процессе настройки антенны, который традиционно заключался в подгонке длины рефлектора с целью достичь максимального подавления заднего лепестка диаграммы направленности и в подгонке длины директора (директоров) с целью получить максимальное усиление. После нескольких проб (иногда десятков)можно было получить удачное сочетание этих параметров, и тогда эта антенна получала признание, публиковалась и даже получала название, например, квадраты UA4IF, Яги K2PV и т.д. При этом не учитывались местные условия. Например, при наличии уклона местности 2-3 градуса можно получить в этом направлении прибавку усиления больше, чем от добавления одного или даже двух директоров. Вернёмся к свойствам антенны. При приближении размера директора к размеру излучателя усиление антенны растёт, её сопротивление уменьшается, а рабочая полоса частот сужается:

Если учесть, что согласующее устройство тоже имеет рабочую полосу, которая может не совпасть с полосой рабочих частот антенны, то картина окажется хуже, чем мы видим на рисунке для вариантов R1=25 Ом и R2=12.5 Ом. Если настраивать КСВ приходится не на рабочей частоте антенны, а потом поднимать антенну, то резонансная частота обязательно сдвинется килогерц на 100. Для антенны R3 = 50 Ом это не так опасно, поскольку на частотах +/- 100 КГц от резонансной её КСВ всё ещё небольшой, а для антенн с более узким рабочим диапазоном этот сдвиг резонанса может оказаться неприемлемым.

Зависимость от частоты коэффициента усиления (средняя линия), отношения «зад-перед» (пунктирная линия) и КСВ (нижняя сплошная линия) для антенны с волновым сопротивлением 50 Ом:

Эти же параметры для антенны R=12,5 Ом. Первая антенна обладает значительно большей равномерностью параметров по диапазону. Правда, со второй антенной можно удивить коллег большим подавлением заднего лепестка на частоте 14,090 МГц:

В реальных условиях, за счет влияния земли у антенны формируется лепестковая диаграмма направленности, форма которой кроме прочего зависит от высоты подвеса антенны над землёй. Мы будем подразумевать высоту подвеса равной одной длине волны:

Отметим, что значение коэффициента усиления в реальных условиях значительно больше, чем в свободном пространстве (в нашем случае 14,1dBi для ант R3=12,5), в то время как разница в усилении у трёх наших антенн в основном сохраняется:

Если прирост от 6.9 до 8.5 dBi кажется большим, то в реальных условиях разница между 12.5 dBi (ант R3=50) и 14.1 dBi (R1=12,5) уже не кажется такой уж значительной. Существенным является то, что угол подъёма главного лепестка для всех трёх антенн остаётся тем же, 14 градусов. При этом антенна №3 с R=50 Ом лучше согласована на краях диапазона, и поэтому лучше «принимает» мощность от передатчика.

Теперь воспользуемся программой YO (Yagi optimiser), чтобы посмотреть свойства антенн при дальних связях. Будем считать, что дальние связи проводятся при угле излучения 5 градусов к горизонту, как и принято по умолчанию в программе, хотя это значение можно и изменять. Вспомним также, что все наши три антенны имеют максимальное излучение под углом 14 град. Усиление антенн 1, 2 и 3 на угле излучения 5 град соответственно равны 4.38 dBd, 4.96 dBd и 5.79 dBd. Если разница в усилении между антеннами 1 и 3 в свободном пространстве составляет 1.66 dBi, а при высоте подвеса равной l она составляет 1.61 dBi, то на угле 5 град она уменьшается до 1.41 dBd. Можно предположить, что просто расчёты не очень уж точные, но тенденция всёже прослеживается: при работе с дальними корреспондентами прирост усиления за счёт изменения длины элементов меньше, чем обычно указывается в характеристиках антенны, т.е. усиление в свободном пространстве.

Подытоживая вышеизложенное можно сказать, что усиление антенны не является единственным или главным критерием её качества, при этом подразумеваются варианты антенн с одинаковым числом элементов и одинаковой длиной траверсы.

Иногда важными свойствами считаются широкополосность и минимизация помех телевидению.

Для антенны с разрезным вибратором можно предложить согласующее устройство для некоторых фиксированных значений волнового сопротивления, а именно, для 37.5 Ом и 25Ом.
Устройство представляет собой два последовательно соединённых отрезка кабеля длиной l/12 (электрическая длина, а не физические размеры). Ближний к антенне орезок кабеля имеет волновое сопротивление линии питания (у нас 50 Ом), а следующий отрезок – сорпотивление антенны, т.е. 37.5 или 25 Ом. Такие сопротивления можно получить соединяя два куска кабеля параллельно: 75/2=37.5 или 50/2=25. Устройство компактное, не требует настройки и легко защищается от атмосферных воздействий.

Существует два варианта Яги: с элементами изолированными от траверсы и с неизолированными элементами. В последнем случае программа Quick Yagi может внести поправку на длину элементов. Правда, разрезной вибратор обязательно изолируется, иначе он становится «неразрезным».

Суммируя сказанное выше можно рекомендовать следующую процедуру проектирования и постройки антенны.
1. Задаемся конечной целью: какую антенну нам надо.
— а. широкополосная антенна, охватывающая как SSB, так и телеграфный участки диапазона. При этом у нас нет желания (или возможности) опускать антенну для подстройки. Тогда лучше всего подойдёт антенна с волновым сопротивлением 50 Ом и небольшим усилением.
— б. есть возможность опускать антенну для подгонки в случае отклонения от заданных параметров. Тогда задаёмся сопротивлением 35 Ом со средним коэффициентом усиления.
— в. нам нужна узкополосная антенна для телеграфного участка с максимальным усилением. Задаёмся сопротивлением 25 Ом с достижением высокого коэффициента усиления.
2. Сколько элементов должна иметь антенна? Если длина траверсы (бума) меньше 0,4 длины волны, то нет смысла делать больше 3 элементов. Если задаёмся сопротивлением 50 Ом, то расстояние «Рефлектор-вибратор» лучше взять не менее 0,15 дл. волны, а при R=25-35Ом лучше взять поменьше.
3. Запускаем программу в режиме автоматического или ручного проектирования с заданным количеством директоров (можно с количеством «0» для двух элементов).
4. Запускаем режим оптимизации по усилению. Получим результат с сопротивлением 27-35 Ом.
5. Включаем оптимизацию ширины полосы с параметром «широкая». Сопротивление слегка повысится.
6. Приступаем к ручному редактированию размеров антенны для достижения ТОЧНОГО значения желаемого сопротивления. Варьируем размерами рефлектора и директора (директоров), а также и расстояниями, периодически проверяя полученную диаграмму направленности и кривую КСВ. Можно спроектировать несколько антенн с одинаковым сопротивлением и после сравнения остальных характеристик выбрать лучшую.
7. После изготовления и установки измеряем сопротивление. Если оно соответствует проектному, то больше ничего проверять не надо, все остальные параметры также получатся. Если сопротивление отличается от расчётного, надо смоделировать на компьютере, на сколько требуется изменить длину директора (и какого директора, если он не один). Обычно это незначительная величина. Никаких настроек подавления и усиления делать не надо, это может только ухудшить параметры антенны.

Желающим моделировать Яги на компьютере я бы советовал применять именно программу WA7RAI (ссылка дана выше), а не ММАNА, которая более универсальна, но в случае с Яги она слабее специализированной программы QUICK YAGI.

Антенна с разрезным вибратором может использоваться на частотах, отличных от её резонансной частоты. Простейшим способом является просто подстройка П-контура передатчика. При этом конечно не следует ожидать максимальной отдачи, да и помехи телевидению вполне возможны. Однако для некоторых сочетаний F(ant)+F(tx) можно получить неплохие результаты. Напрмер, антенна для 18.1 МГц работала без помех ТВ на частоте 24,9 МГц и похуже на 21 МГц. Но этот способ неприемлем для современных трансиверов, несмотря на наличие тюнера – не стоит рисковать! Можно добиться на выходе передатчика КСВ не более 1,5 путём подключения к кабелю короткозамкнутого шлейфа длина которого вместе с кабелем должна быть кратна l /2 за вычетом половины длины разрезного вибратора L=l /2*n – L1:

Здесь l — длина волны, на которую хотим перестроить антенну;
L1 – половина длины вибратора перестраиваемой антенны.
Расстояние до точки подключения можно рассчитать по номограммам, представленным у Ротхаммеля для короткозамкнутых шлейфов.
Можно применить выносной тюнер с большим диапазоном перестройки импеданса.

Если мы перестроим антенну для 28 МГц (её излучающий элемент) на частоту 24,9 МГц, то её рефлектор теперь будет работать как директор, и максимум излучения будет в обратном направлении тому, которое было на 28 МГц.

Диаграммы направленности антенны R=50 Ом на трёх частотах: 14,000, 14,150 и 14,250 МГц:

то же для антенны R=12,5 Ом:

Работа с программой QUICK YAGI (Qy4)

Запускается в DOS или FAR (Виндоузовский эмулятор DOS) файлом qy4.exe
Открывается первая страница меню:
Auto mode menu — автоматическое проектирование
Manual entry — ручной ввод
With tapered el’s — с элементами переменного диаметра

Команда со стрелкой – по умолчанию. При нажатии начальной буквы команды ( A, M или W) выполняется эта команда
Внизу:
Ctrl+Q: Quit = выход из программы (Y-Да, No-Нет)
Esc: To Main = переход в главное меню
F1: files = вызов файлов антенн из памяти
F2: Options = варианты

При нажатии клавишу А входим в подменю меню автопроектирования
Auto- Options настройки режима авто
Spacing (Directors) — расстояния (директоры)
Length (Directors) — длина (директоры)
Default len & space — длина и расстояния по умолчанию
Auto design of Yagi — атопроектирование Яги

При нажатии в этом подменю на А входим в режим автопроектирования
Optimized Spacing — оптимизированные расстояния
Max FB & Bandwidth – максимальные соотношение «вперёд/назад» и полоса пропускания
(W/Default Spacings) (с расстояниями принятыми по умолчанию)
Tab: Tapered diameters N ступенчатый диаметр — нажатием клавиши Tab (табуляция) переключаем No – Yes
Spacebar: View changes N просмотр изменений — нажатием клавиши «пробел» переключаем
No – Yes

Например, оставляем оба параметра No и нажимаем клавишу “Enter”

Появляется строка: OPERATING FREQUENCY (рабочая частота)
Вводим 14.2 и “Enter”
Will all elements be the same diameter ?Будут ли все элементы одного диаметра?
“Y” “Enter”
# of directors – число директоров
1 “Enter”
EL DIAM, mm – диаметр элементов в мм
30 “Enter”
появляется проект антенны с длинами элементов, расстояниями, а также параметрами в правом окне:
FORWARD GAIN
F TO B RATIO
INPUT IMPEDANCE
25.8 +j 11.2 Ohm ( 25.8 активное сопр + 11,2 реактивная составляющая)
ARRAY LENGTH (длина антенны в метрах)
В нижнем правом окне:
Select Optimize (выбрать параметр оптимизации)
Best gain/pattern – наилучшее соотношение усиления/подавления
Spacing only – только расстояния
Lengths only – только длины
Например, выбираем «В» и появляется:
Select Target F/B (выбрать желаемое подавление)
A 35
B 30
C 25
Например, выбираем 25 и нажимаем С:
Появляется
Choose Bandwidth
Wide — широкая
Average — обычная
No changes — без изменений
Нажимаем W и получаем окончательный проект антенны со значением реактивной составляющей 0.
Теперь можно записать эти данные через клавишу F1 (file):
Get saved files – вызвать файл из сохранённых
Save this file – сохранить этот файл
Print this file – распечатать этот файл
Delete a file – удалить файл
Нажимаем S:
Enter a FILE name (8 letters max) 20M3ELE (мы задаём имя 20м3эле)
“Enter”
В нижнем окне появляется имя файла и возможность отменить путём нажатия Esc
“Enter” – сохранён.

Теперь мы можем отредактировать данные вручную, например, чтобы подогнать сопротивление под 50 или 25 Ом. Можем изменять длины директора и рефлектора, а также меняя расстояния. При этом можно каждый раз смотреть не только числовые значения усиления и подавления, но и кривые КСВ, усиления и подавления в зависимости от частоты. Можно сохранять различные варианты и потом выбрать из них желаемый, или же просто понаблюдать влияние различных параметров на свойства антенны.

Набираем в окошечке рефлектора 10.8 “Enter”, в окошке директора 9.4 “Enter” Получаем:
Input Impedance 51 +j 0.5 Ohm

Чтобы убрать реактивную составляющую 0,5 Ом делаем оптимизацию, для чего нажимаем F4 и появляется подменю:
Bandwidth – ширина полосы
Driven element – активный элемент
Gain /FB/Pattern – усиление/подавление/ диаграмма
Нажимаем “D” и программа меняет длину активного так, что j=0, а сопротивление 50,9 Ом чисто активное ( на данной частоте)
Нажимаем F3 и смотрим диаграмму в гор плоскости (на данной частоте)
Нажимаем Esc и возвращаемся в меню.
Нажимаем F6 и получаем таблицу параметров в зависимости от частоты
Внизу видим строку команд:
P: print (печать) G: graph (графики) B: BW plot (ДН от частоты) Esc: exit
Нажимаем G и получаем совмещённый график КСВ, усиления и подавления в зависимости от частоты.
Разберём ещё опцию F2.
Подменю:
Change to Ft/In – изменить метры на футы/дюймы
Fed element options – параметры активного элемента
Scaler – масштабирование (по диапазонам)
Element compensation – компенсация элементов (если не изолированы от траверсы)
Нажимаем F:
Simple dipole – простой диполь
Folded dipole – петлевой вибратор
Exit no change – выход без изменений

Можно выйти из программы и запустить файл QYUTILS.EXE. Там расчёт гамма-согласователя, хотя я не пробовал его, так как предпочитаю разрезной вибратор, который исключает реактивные элементы типа конденсаторов и снижает помехи ТВ.

Ну, вобщем пробуйте разные режимы. Программа написана очень грамотно и устойчива к нестандартным ситуациям. После небольшой практики поймёте, что она в 10 раз легче, чем ММАNА и даёт в 10 раз точнее результат.

UA9OS

Что еще почитать по теме:

www.ruqrz.com

Всеволновая антенна «бедного» радиолюбителя | RUQRZ.COM

При проектировании и эксплуатации своего «антенного поля» приходится постоянно лавировать на крохотном пятачке крыши между лифтовыми будками, шахтами вентиляции, всевозможными телевизионными, спутниковыми и прочими антеннами, различными кабельными коммуникациями, открытой проводкой радиовещания… К тому же, следует учитывать весьма пагубно действующую всесезонную «уборочную страду» 🙂 и опасные стихийные явления природы — штормовые шквалы ветра, грозовую активность. А чего стоит, скажем, обледенение… Кстати, зимой 2011 г. с этим столкнулись многие радиолюбители средней полосы России. Достаточно одного более или менее продолжительного дождя при «минусе» — даже без ветра — как тут же ваша красавица антенна, предмет былой гордости, прямо на глазах превращается в бесформенный обледенелый комок из искореженного металлолома, обломков стеклопластика и обрывков проводов!

Наверное, к стихиям же стоит отнести и налеты представителей родного коммунального хозяйства, а также прочих «органов, власть предержащих». В первую очередь, естественно, это касается коротковолновиков, проживающих в стандартных многоэтажных домах.

Число счастливых обладателей капитальных и надежных суперантенн неуклонно растет, но пока не так высоко, как хотелось бы. В первую очередь капитал обычно тратится на приобретение «буржуйского аппарата», а на покупку фирменной антенны денег уже не хватает…

Что же тогда остается делать среднестатистическому отечественному радиолюбителю, у которого на крышу своего дома и доступа то свободного зачастую практически нет? А ведь работать в мировом эфире хочется, да еще желательно не абы как, а с максимально возможной эффективностью.

Вот и изобретаются («голь на выдумку хитра!») различные дешевые альтернативные варианты: оконные и балконные мини-конструкции, антенны «для экстренной работы», 🙂 «невидимые», «резервные», «одноразовые» — чуть ли не из тонюсенького медного проводка, «на пуговицах», как в эпоху «шпионской пятой категории»…

Выбрать оптимальную антенну, исходя из большого разнообразия форм и параметров, а также конкретных местных условий, не всегда достаточно просто. Все знают, что «хорошая антенна — лучший усилитель». Увы, далеко не все могут позволить себе иметь больше одной антенны, а уж по нескольку на каждый диапазон — вообще мечта… Кое-кто вынужден отказаться от работы, скажем, на соседнем с 7 МГц диапазоне 80 м только из-за того, что его «Инвертед» имеет там слишком высокий КСВ. Впрочем, к сожалению, бывает и так, что на согласование трансивера с антенной почти не обращается внимания. Лично сам знаю довольно курьезный случай, когда один коротковолновик, заменив старенького самодельного «Лаповка» на импортный аппарат, «прицепил» его к привычной «веревке», наивно полагая, что «там же есть защита выходных транзисторов…».

В литературе неоднократно описывались «антенны бедного радиолюбителя», однако все они далеко не самые простые и вовсе не дешевые конструкции. К сожалению, порой, по недосмотру авторов описаний, бывает, упускаются из виду и отдельные немаловажные детали — например, длина двухпроводной линии или материал мачты, которую иногда недопустимо выполнять металлической. Это затрудняет повторение конструкции неискушенными коллегами.

Начинающие (а, впрочем, чего греха таить, также и некоторые «заканчивающие», 🙂 ) радиолюбители используют в основном простейшие антенны — «Delta Loop» диапазона 80м (к тому же, часто имеющую неудачное расположение и запитанную как было удобнее по месту), «пресловутую» Inverted V да четвертьволновый Ground Plane… Для работы на других диапазонах (а желательно бы на всех!) может применяться то или иное согласующее устройство. Результаты работы антенны при этом, в зависимости от оптимизации на отдельном диапазоне, варьируются от очень хороших и до очень плохих. Кое-кто из коротковолновиков даже подбирает длину кабеля для «улучшения» КСВ…

Однако все же не стоит забывать о сути, о том, что никакое согласующие устройства, каким бы оно ни было хитроумным, не в состоянии уменьшить КСВ в фидере антенны. С его помощью можно добиться идеального согласования только лишь между нашей радиостанцией и самим согласующим устройством, расположенным на том же самом рабочем столе в шэке. Главный достигнутый эффект здесь в другом — передатчик, как говорится, «удалось обмануть», и выходной каскад выдаст всю возможную мощность. Но потери мощности непосредственно в самом фидере никуда не исчезли.

Как не раз отмечалось, обычный диполь с КСВ около 1, предназначенный для диапазона 80м, на частоте 7 МГц (где он является уже волновым вибратором с входным сопротивлением около 4кОм) будет иметь КСВ порядка 53, а в диапазоне 20 м получаем КСВ=57. Допустим, что с помощью некоего согласующего устройства (тюнера) удалось получить КСВ между трансивером и СУ и на этих диапазонах также равный 1. Но фидер-то все равно рассогласован с нагрузкой (излучателем). Применив двухпроводную линию, имеющую сравнительно низкие потери, на это можно было бы закрыть глаза, и все-таки с переменным успехом работать в эфире, но тут сразу возникает другая проблема — а как же конструктивно подвести ту самую открытую двухпроводную линию к столу оператора? Не будешь ведь то и дело выбегать на балкон к установленному там согласующему устройству! Если есть возможность пропустить проводники через окно — это прекрасно. А если нет? Да и стоит ли иметь возле своего рабочего места определенное ВЧ излучение? К тому же, согласующее устройство для симметричного фидера несравнимо сложнее конструктивно и в настройке, чем согласующее устройство для несимметричной нагрузки.

Предлагаемый вариант антенной системы на основе разработки Олега Сафиуллина, UA4PA, решает большинство поставленных вопросов. Такая антенна отнюдь не призвана заменить другие, гораздо более эффективные конструкции, но может заинтересовать тех радиолюбителей, которые не имеют достаточных ресурсов, свободной площади и подходящих опор для развешивания полотна антенны.

Многих начинающих коротковолновиков в базовом описании антенны UA4PA часто отпугивает необходимость установки на крыше вертикального штыря высотой 11,2м и проблема расположения на ограниченном пространстве под ним противовесов такой же длины. Между тем, в журнале «Радио», в прежние годы едва ли не единственном источнике нужной для радиолюбителя информации, давно была предложена идея о применении данного способа согласования к диполю, имеющему практически любые размеры плеч. При этом отмечалось, что за счет увеличения эффективной излучающей части такая антенна даже лучше относительно короткого вертикала работает на низкочастотных диапазонах, а также сам диполь может быть с успехом расположен и в виде Inverted Vee. На моей личной радиостанции (позывной в советское время — UB5LEW) почти 20 лет в качестве надежного резерва с успехом использовался простой наклонный луч длиной 35,5м с питанием с конца, но при помощи соответствующего отрезка кабеля соединенный с согласующим устройством.

Сама идея О.Сафиуллина получила активно обсуждалась в радиолюбительских кругах и на соответствующих форумах в Интернете. Главным недостатком подобной антенны ее рьяные противники (впрочем, в основном «теоретики», даже не ставившие перед собой задачу практических испытаний конструкции) называли работу коаксиального кабеля в режиме стоячей волны — дескать, всем известные компьютерные программы при анализе потерь просто «приходят в ужас» 🙂

Да, по-видимому, для сторонников QRO, любителей «закачать киловатт», эта антенна действительно не подходит — кабель может попросту расплавиться и выгореть… Однако для многих коротковолновиков, довольствующихся стандартной колебательной мощностью импортного аппарата в 100 Вт, потери в кабеле, который функционирует в режиме 100% стоячей волны (в данном случае это же вовсе и не фидер, а часть самого антенного полотна, только лишь почти не излучающая!), отнюдь не так страшны, как их малюют!

Естественно, потери есть в любом реальном фидере, но их можно в какой-то мере снизить, используя, например, кабель с более высоким волновым сопротивлением или же лучшего качества.

Ранее я применял 100-омный кабель РК-100-4-31 диаметром около 8мм с двойной оплеткой и омедненной стальной жилой, а в настоящее время — РК-75-7-11. Для того чтобы он, довольно толстый и упругий, не елозил по рабочему столу миниатюрным и легким коробком согласующего устройства, короткая часть линии вблизи согласующего устройства — длиной примерно до полуметра — вообще выполнена из тонюсенького RG-58.

Неоспоримое достоинство способа согласования, предложенного Олегом Сафиуллиным, — настройка всей антенной системы для работы на любом диапазоне непосредственно на рабочем столе коротковолновика. При этом между трансивером и согласующем устройством (а далее — начинается сама антенна!) легко достигается КСВ=1, т.е. выходной каскад выдаст «на гора» все 100% положенной мощности, а единственный КПЕ позволяет при необходимости мгновенно подстроить антенну поточнее и на краях диапазонов.

К недостаткам такого согласующего устройства можно отнести лишь необходимость подбора отводов в катушке колебательного контура, а также ограниченность применения — исключительно с одной данной антенной в ее конкретном исполнении и расположении. Любые попытки применить готовое согласующее устройство с какой-либо другой антенной обязательно приведут к появлению определенного рассогласования, и неизбежно потребуется полная перенастройка всего устройства.

Отдельные радиолюбители, установив вертикальный излучатель высотой 11,2м и подключив его через коаксиальный кабель произвольной длины и согласующее устройство Т-образного типа (например, фирмы MFJ), добились превосходных результатов. Что же, замечательно! Только не следует утверждать, что в данном случае якобы используется «антенна UA4PA», не замечая при этом, что от самой идеи согласования «по Сафиуллину», кроме длины штыря, ничего не осталось…

Схема СУ приведена ниже (для упрощения показаны отводы только для одного диапазона) и каких-либо особенностей не имеет — обычный параллельный колебательный контур (как и в оригинале антенны UA4PA) с индикатором протекающего в антенне тока.

Сравнивая предлагаемое согласующее устройство с широко распространенными Т-образными, Г-образными и П-образными согласователями, легко заметить выигрыш по эргономичности (один переключатель диапазонов да всего одна ручка плавной настройки) и по габаритам. Впрочем, как говорится, и тут возможны варианты, вплоть до применения роликовых вариометров.

Сама антенна представляет собой «уроненную вниз» одним концом известную конструкцию G5RV с двухпроводной воздушной линией.

Размеры вибратора (материал — биметалл медь/сталь диаметром 2мм) — общей длиной около 31м — выбраны исходя из имеющихся возможностей размещения на местности. Верхняя часть непосредственно активного полотна представляет собой некое подобие вертикала (к сожалению, в какой-то степени приближенного верхним концом к стене панельного девятиэтажного дома — а куда тут денешься?), а вторая половина — соответственно, противовеса. Двухпроводная линия, идущая к балкону, и далее, без каких-либо ухищрений, сам кабель (естественно, с учетом коэффициента укорочения) дополняют длину всей системы до требуемых 42,5 м.

Размеры линии — длина каждого проводника по 10,4м, материал — медный провод диаметром 1,8мм, изоляционные распорки, установленные через каждые 30 см, выполнены из листового фторопласта толщиной 3мм. Расстояние между проводниками не критично, и для волнового сопротивления 200 — 400 Ом находится в пределах 50 — 150 мм (в моей антенне — 50 мм).
При этом: а) отсутствуют дополнительные потери на участке «балкон — центр полотна» за счет замены коаксиального кабеля воздушной линией, и б) имеется достаточно комфортное продолжение антенно-фидерного устройства непосредственно по квартире (в моем случае — в следующую от балкона комнату) коаксиальным кабелем.

Единственный критичный параметр — это необходимая длина отрезка кабеля от двухпроводной линии до согласующего устройства, которая рассчитывается по формуле:

Излишек в любом удобном месте можно свернуть в бухту. Сам О.Сафиуллин указывал на желательность применения кабеля с более высоким волновым сопротивлением (для снижения потерь), а также на возможность подстановки в формулу вместо значения 42,5 логически напрашивающихся кратных величин в 85 или же 21,3м (в последнем случае антенна будет работать только в диапазонах от 40 до 10 м).

Конструкция согласующего устройства

Размеры примененного мной корпуса согласующего устройства невелики — всего лишь 190x125x70мм, и он весьма гармонично смотрится в комплекте с трансивером Yaesu FT-897. Для достижения желаемой малогабаритности устройства я сознательно отошел от классически принятых канонов, уменьшив расстояние между катушками и стенками корпуса в ущерб некоторой доле эффективности.

Конструкция согласующего устройства:

Переключатель SA1 (по схеме выше) — обычный ПГК, 11П4Н (11 положений, 4 направления). КПЕ С1 — с максимальной емкостью около 150 пФ. Можно применить КПЕ с большей максимальной емкостью, а то и вообще отказаться от дополнительных конденсаторов и галеты SA1.4, но при этом следует иметь в виду, что настройка контура станет значительно «острее».

Кстати, даже при небольшой мощности возбуждения напряжение на колебательном контуре может достигать значительной величины. Дополнительно «пристегиваемые» конденсаторы при подводимои мощности порядка 100 Вт (импортный трансивер либо UW3DI с выходным каскадом на лампе ГУ-29 и т.п.) должны иметь рабочее напряжение не ниже 2 кВ (обычные КСО-3 с напряжением до 500 В «прошивает»). Остальные детали обозначены на принципиальной схеме или видны на фото согласующего устройства и дополнительных пояснений не требуют.

Катушки для СУ каждый радиолюбитель свободно подберет из любых имеющихся в наличии с близкими параметрами — они абсолютно не критичны, общее количество витков вполне можно «прикинуть на глаз», исходя из самого низкочастотного требуемого диапазона, а отводы будут подобраны в процессе настройки. В подходе к выбору моточных изделий следует руководствоваться одним — желательно добиться как можно более высокой добротности катушки. Если есть возможность, катушки целесообразно выполнить из посеребренного провода (хотя бы L1).

Данные катушек индуктивности: L1 намотана на керамическом ребристом каркасе (а можно и без него) диаметром 32 мм и содержит 8 витков посеребренного провода 02,2 мм, намотка с шагом 5 мм; L2 намотана на керамическом каркасе 060 мм и содержит 23 витка провода ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм, намотка с шагом 1,8 мм.

Переключаемые по диапазонам отводы от катушек, считая от верхнего (по схеме) вывода (указано их приблизительное положение), а также емкости подключаемых на низкочастотных диапазонах дополнительных конденсаторов приведены в таблице.

Настройка
После заделки разъемов, вооружившись терпением, пинцетом и паяльником, можно приступать к настройке согласующего устройства. На первоначальном этапе с помощью элементарных измерительных приборов — ГСС и лампового вольтметра, либо ГИРа — желательно подобрать отводы контура по диапазонам при среднем положении ротора КПЕ и отключенном от согласующего устройства передатчике. Затем,контролируя КСВ по включенному между трансивером и согласующим устройством КСВ-метру либо посматривая на запрятанный в «буржуйский» аппарат ЖКИ, подбирается согласование 50-омного выхода передатчика с контуром, т.е. отвод делается в той точке, где входное сопротивление будет около 50 Ом. При этом следует учитывать, что, скорее всего, может потребоваться и подбор точки включения в контур кабеля антенны на каждом отдельном диапазоне.

Конкретно все налаживание согласующего устройства не составляет особого труда и вполне доступно даже начинающему коротковолновику (в этом случае для простоты и приобретения начального опыта можно ограничиться одним диапазоном — 80 или 40м). А в итоге радиолюбитель получает простую, дешевую, малозаметную и труднодоступную для посторонних людей коротковолновую антенну, позволяющую даже в стесненных городских условиях неплохо работать в эфире на всех любительских KB диапазонах!

Кстати, в диапазоне 160м параллельный контур согласующего устройства у меня не используется, т.к. вибратор при имеющейся длине в 42,5 м является полуволновым только для 3,5 МГц. Примерно равный по длине четверти волны на 1,8 МГц, он согласовывается с помощью последовательно включенной небольшой дополнительной катушки (каркас — диаметром 25мм, провод ПЭВ-2 — диаметром 1,5 мм, 18 витков, намотка — виток к витку). Для большей эффективности следует настроить и сам контур СУ на 160 м, при этом либо включить специальную удлинительную индуктивность между контуром и разъемом для кабеля, либо в формуле для расчета длины кабеля применить исходную цифру 85 м. В этом случае методика настройки согласующего устройства на 1,8 МГц будет аналогична другим диапазонам.

Результаты
В заключение, несколько слов об эффективности антенны. За счет наклонного расположения вибратора, в какой-то степени приближающегося к вертикали, значительная составляющая излучения в диаграмме направленности приходится на прижатый к земле лепесток, что благоприятно для проведения дальних радиосвязей. При установке антенны возможны любые практически осуществимые вариации как с пространственным расположением и длиной элементов в любом конкретном месте, так и с размерами согласующей линии — главное, лишь бы общие габариты вписывались в формулу.

Любители компьютерных расчетов могут смоделировать ожидаемые диаграммы направленности, а также посчитать КПД антенны и «недопустимые потери» в кабеле 🙂

В процессе настройки согласующего устройства на трансивере FT-897 с выходной мощностью 100 Вт в диапазоне 1,8 МГц были проведены радиосвязи с Oh4XR, UA9KAA, LA3XI; в диапазоне 3,5 МГц — с UA0WB, RKOUT, E7/DK9TN; в диапазоне 7 МГц — с 4S7AB, P40L, VQ9JC; в диапазоне 10 МГц — с 9M6XRO/P, TS7TI, OY6FRA; в диапазоне 14 МГц — с КН6МВ, 9Q500N, WH0DX (с первого вызова!), в диапазоне 18 МГц — с KH0/KT3Q, ZS6X, 9М2ТО, в диапазоне 21 МГц — с BD6JJX; BD1ISI, HS0ZEE; в диапазоне 24 МГц —CVQ9LA, 5Р5Х, EX8MLE; в диапазоне 28 МГц — с 4J9M, OG20YL, IK2SND.

Справедливости ради отмечу, что все радиосвязи — телеграфные, поскольку из всех других видов излучения я предпочитаю именно этот.

Антенна в ежедневной практической работе на всех любительских диапазонах полностью оправдала ожидаемые рабочие характеристики и позволяет проводить уверенные радиосвязи со всеми континентами и различными экспедициями, не испытывая особой потребности в дополнительном усилителе мощности. Впрочем, исключив из схемы сравнительно слаботочный тумблер (здесь он применен сознательно, для удобства коммутации заземления антенны) и увеличив электрическую прочность КПЕ и катушек, вполне допустимо увеличить колебательную мощность передатчика до 300 — 500 Вт. Аналогичный вариант конструкции длительное время эксплуатировался автором совместно с разными усилителями на лампах ГУ-50 (от 2 до 4 шт.), при этом сколько-нибудь заметного, а уж тем более, существенного нагрева кабеля, а также помех телевидению совершенно не наблюдалось.

При соответствующей настройке данное согласующее устройство можно с успехом применить и с другой антенной (например, Delta Loop) для повышения эффективности ее согласования при работе на всех любительских диапазонах.

UT2LA

Что еще почитать по теме:

www.ruqrz.com

Магнитная петлевая антенна I1ARZ для работы на диапазонах 40, 80 и 160 метров | RUQRZ.COM

Хорошие результаты, полученные с антенной «Magnetic Loop», побудили I1ARZ попытаться построить антенну на НЧ-диапазоны. Вначале он намеревался построить петлевую антенну круглой формы (рис.1) с периметром около 10,5 м, что составляет четверть длины волны на диапазоне 7 МГц. Для этой цели была изготовлена петля из медной трубки диаметром 40 мм с тонкими стенками Однако в ходе работ выяснилось, что сгибание и разгибание трубок таких размеров — достаточно трудное дело, и форма антенны была изменена с круглой на квадратную. Некоторое снижение эффективности при этом компенсируется значительным упрощением изготовления.

Для диапазона 1,8…7,2 МГц можно использовать медную трубку диаметром 25…40 мм. Можно также использовать дюралевые трубки, однако не у всех есть возможность сварки в аргоне. После сборки вся антенная рамка покрывается несколькими слоями защитного лака.

Для правильной работы антенны очень важен настроечный конденсатор. Он должен быть хорошего качества, с большим промежутком между пластинами Использован вакуумный конденсатор емкостью 7…1000 пФ с допустимым напряжением 7 кВ Он выдерживает мощность в антенне более 100 Вт, что вполне достаточно. В том случае, когда используется диапазон 160 м, емкость должна достигать 1600 пФ.

Петля квадратной формы собирается из четырех медных трубок длиной 2,5 м и диаметром 40 мм Трубки соединяются вместе с помощью четырех водопроводных колен из меди. Трубки привариваются к коленам. Противоположные стороны рамки должны быть параллельны друг другу. В верхней трубке посередине вырезается кусок длиной в 100 мм, в вырез вставляется тефлоновый шпиндель и закрепляется с обеих сторон хомутиками и винтами. Диагональ петли составляет 3,4 м, полная длина — 10,67 м (вместе с медными пластинками шириной 50 мм, к которым прикреплены концы трубки, обеспечивающими подключение настроечного конденсатора). Для обеспечения надежного контакта пластинки после их прикрепления необходимо приварить к концам трубки.

На рис.2 приведена конструкция рамки вместе с основанием и несущей мачтой. Мачта должна быть диэлектрической, например из стеклволокон- ного удилища. Можно использовать также пластмассовую трубку. В нижней части рамка фиксируется на несущей мачте стальными хомутиками (рис.3).

Для упрочнения нижнего горизонтального куска рамки на него натягивается на длине примерно 300 мм нагретая медная трубка несколько большего диаметра. Мотор, вращающий конденсатор, укрепляется на стальной трубе на высоте над крышей около 2 м. Для придания жесткости всей конструкции ниже мотора устанавливается не менее трех растяжек.

Проще всего согласовать антенную рамку и линию питания с помощью витка коаксиального кабеля типа RG8 или RG213 Диаметр витка определяется опытным путем (примерно около 0,5 м). Подключение внутренней жилы и оболочки кабеля осуществляется в соответствии с рис.4

После того как согласующий виток настроен на наименьший КСВ, для защиты от осадков поверх места подключения натягивается гофрированная пластмассовая трубка. На конце согласующего витка нужно установить коаксиальный разъем. В месте нижнего крепления согласующего витка под крепежный дюралюминиевый хомут продевается кусок медной ленты, которая после загибания припаивается к экранирующей оболочке кабеля. Она нужна для хорошего электрического контакта с заземленной дюралевой трубкой (рис.5). В верхней части согласующий виток крепится к диэлектрической мачте резиновыми хомутиками.

Если антенна располагается на крыше, для дистанционного управления настроечного конденсатора необходим блок привода мотора постоянного тока. Для этой цели годится какой-либо магнитофонный мотор небольших размеров с небольшим редуктором. Мотор связывается с осью конденсатора изолирующим сцеплением или пластмассовой шестерней Ось конденсатора необходимо также механически присоединить к потенциометру 22 кОм группы А С помощью этого потенциометра внизу определяется положение настроечного конденсатора. Полная схема блока управления показана на рис.6.

Естественно, потенциометр необходимо расположить с той же стороны, что и мотор, соединив их двумя пластмассовыми шестернями или фрикционной передачей. Весь блок настройки размещается в герметично закрывающемся пластмассовом корпусе (или трубке). Кабель к мотору и провода от потенциометра прокладываются вдоль стекло- волоконной несущей мачты. В случае, если антенна размещается недалеко от радиостанции (например на балконе), настройку можно осуществлять непосредственно с помощью длинного валика на изолированной ручке.

Размещение настроечного конденсатора

Как уже упоминалось, неподвижная и подвижная части настроечного конденсатора присоединяются к верхней, разрезанной части рамки с помощью двух медных пластин толщиной около 0,5 мм, шириной 50 мм и длиной 300 мм каждая. Настроечный конденсатор размещается в пластмассовой трубке, которая крепится к вертикальной стекловолоконной несущей мачте (рис.7). Верхняя часть рамки соединяется тефлоновым шпинделем и крепится к несущему стекловолоконному столбу с помощью U-образных болтов.

Настройка

Настройте TRX на эквивалент нагрузки, переключите выход TRX на антенну. Антенный тюнер в этом опыте не используйте. При пониженной выходной мощности начинайте вращать конденсатор до получения минимума КСВ Если достичь низкого КСВ таким способом не удается, попытайтесь несколько деформировать согласующий виток. Если КСВ не улучшается, виток необходимо или удлинить, или укоротить. Проявив немного терпения, можно в диапазонах 1,8…7 МГц достичь КСВ 1… 1,5 Достигнуты следующие значения КСВ 1,5 на 40 м, 1,2 на 80 м и 1,1 на 160 м.

Результаты

Настройка антенны очень «острая». В диапазоне 160 м полоса пропускания антенны составляет единицы килогерц. Диаграмма направленности (ДН) — почти круговая. На рис.8 приведены ДН в горизонтальной плоскости для различных вертикальных углов излучения.

Наилучшие результаты антенна дает в диапазоне 40 м. При мощности 50 Вт автор установил немало связей с восточным побережьем США с рапортом 59. На расстояниях до 500 км днем рапорты были 59+20…25 дБ. Антенна также очень хороша на прием, поскольку достаточно «острая» настройка уменьшает шумы и сигналы работающих рядом сильных станций Антенна работает удивительно хорошо и в диапазоне 160 м. С первых попыток была установлена связь на расстоянии свыше 500 км с рапортом 59+20 дБ. С принципиальной точки зрения, в этом диапазоне эффективность антенны гораздо ниже, чем в диапазоне 40 м (см.таблицу).

Заключительные замечания

• Антенну необходимо размещать по возможности дальше от ботьших металлических предметов, таких как ограды, металлические столбы, водосточные трубы и т.д.
• Антенну не рекомендуется размещать внутри помещений, поскольку рамка антенны при передаче излучает сильное магнитное поле, которое вредно для здоровья.
• При работе с мощностями выше 100 Вт рамка нагревается под действием большого тока.
• На самом верхнем диапазоне поляризация антенны горизонтальная.

В таблице выше приведены основные электрические параметры антенны в указанных диапазонах. Аналогичную антенну можно построить и на более высокочастотные диапазоны, соответственно уменьшая размеры рамки и емкость настроечного конденсатора.

Radiotechnika

Что еще почитать по теме:

www.ruqrz.com

Самая простая балконная UHF антенна | RUQRZ.COM

Для работы в системах Echolink и eQSO через UHF линк я соорудил простую антенну Ground Plane на диапазон 440MHz, описанную также во многих изданиях ARRL Handbook и в документе на WEB сайте ARRL. Для такой антенны требуется только латунный штырь и антенный разьем (мама). Я использовал штырь диаметром 1/8 дюйма, диаметр не особо критичен, можно использовать и рекомендованный ARRL 1/16 дюйма. Латунные штыри длиной около метра можно найти в магазинах, торгующих оборудованием для сварки, а в Канаде также в Canadian Tire или Home Depot. Одного такого штыря достаточно для 70см ground plane.

Разница моей конструкции с описанной ARRL заключается в типе антенного коннектора — использован N-connector, а не SO-239. Советую доплатить лишний доллар за N-connector, если будете строить антенну (любую) на 440MHz (вспомните меня потом добрым словом) по двум причинам: радиочастотные характеристики и влагозащищенность. Male N-connector имеет резиновые прокладки и в соединительной и в хвостовой части, что может и не на 100%, но защищает соединение от воздействия погоды и проникновения влаги под оплетку кабеля и в диэлектрик. Что касается характеристик, у SO-239 на UHF падает импеданс и растут потери. Для понимания проблемы рекомендую прочитать интересную исследовательскую статью на эту тему, где приведены экспериментальные данные для обоих типов коннекторов.

Конструкция антенны предельно проста. Штырь разрезается на пять частей- излучатель и четыре радиала. Излучатель через небольшую муфту припаивается к центральному проводнику N-коннектора, а радиалы — к его основанию. Перед пайкой концы радиалов изгибаются в тисках под углом 45 градусов и вставляются в крепежные отверстия коннектора. Размеры излучателя и радиалов указаны в вышеприведенной ссылке на статью на WEB сайте ARRL.

Пайка излучателя и радиалов. Излучатель припаян к центральному контакту через муфту. Для пайки понадобится либо большой паяльник, либо маленькая газовая горелка.
Концы радиалов изогнуты и вставлены в крепежные отверстия разьема.

Антенна имеет плоский КСВ по всему диапазону 70см, близкий к 1, при этом радиалы должны быть изогнуты на 45 градусов по отношению к плоскости основания (см фото готовой антенны). Такая антенна просто накручивается на ответную часть (N-connector Male), которая в свою очередь с помощью хомута крепится к несущей мачте. Я же использовал пластиковую трубку внешним диаметром 1 дюйм в форме L-колена, через которую пропущен кабель. Горизонтальное ребро закреплено с помощью хомута на перилах балкона. В верхней части вертикального ребра cделаны крест накрест 2 надреза, куда вставляется ответная часть N-коннектора (male) c кабелем и накрученной на него антенной, и фиксируется с помощью второго хомута. Вся конструкция получается жесткой и надежной.

Конструкция ответной части антенны.

Для повышения влагоустойчивости и предохранения от окисления рекомендую также промазать место стыка штыря и основания коннектора каким либо некоррозийным герметиком (RTV sealant, silicon rubber) , и покрыть готовую антенну защитным покрытием. Я использовал распылитель с акриловым лаком (conformal coating). Можно также развести RTV герметик в ацетоне и просто промазать антенну и коннектор кисточкой. Перед покрытием начистите до блеска элементы антенны, и тогда защитное покрытие сохранит вам надолго ее привлекательный внешний вид.

Готовая антенна. Место стыка вертикального излучателя с коннектором промазано RTV герметиком, и на него надета бутса сделанная из термоусадочной трубки. После чего вся конструкция покрыта акриловым лаком.

Антенна установлена на балконе двадцать второго этажа обычного жилого дома, который выходит на юго-запад и находится в районе Don Valley & Danforth. На фото внизу видны районы Торонто Eglinton & Yonge и Lawrence & Yonge. При накачке на 440MHz в такой штырь 3 ватт линк работоспособен от озера Онтарио до Steeles (к западу от Scarborough), и дальше, но уже с трудностями для мобильных станций. В другую сторону, через озеро, где препятствий нет, сигнал принимается и на Ниагаре.

Антенна линка VE3IVM-L в рабочем положении.

На UHF очень критичны становятся требования к потерям в питающем кабеле. До недавнего времени антенна питалась через несколько метров RG8X Foam, в котором набегало 2.5DB потерь. Сейчас (спасибо Юре, VE3XB) используется кабель фирмы Andrew, что свело потери к величине менее 0.5Db

Дополнительным бонусом служит незаметность такой антенны по причине ее маленьких размеров и примененных при построении материалов.

VE3iVM

Что еще почитать по теме:

www.ruqrz.com