Одной из самых эффективных антенн для низкочастотного DX-инга является система фазированных вертикалов, то есть два…четыре вертикальных четвертьволновых излучателя (штыря), находящихся на расстоянии 1/8…1/4 длины волны друг от друга с непосредственным возбуждением каждого излучателя отдельной линией питания. Такие антенны при внешней простоте имеют выдающиеся показатели - усиление от 4 до 7 дБ по отношению к полуволновому диполю на высоте в 0,5 длины волны, подавление заднего лепестка до 20…30 дБ, вертикальный угол излучения от 15 до 30 градусов.
Дело за малым - найти свободную площадку размером в половину футбольного поля, раздобыть две (а лучше - четыре) дюралевых трубы высотой с двенадцатиэтажный дом, и нанять вертолет для их установки. Затем придется обложиться кучей радиотехнических букварей, чтобы понять толком - что же такое активное питание, поскольку доступная радиолюбительская литература, к сожалению, практически не дает необходимой информации, а антенны, описанные в классике типа Ротхаммеля, уже давно изучены, и очередное перелистывание новостей не приносит.
Осознание вышеизложенного, как правило, оптимизма не добавляет, и поэтому большинство радиолюбителей на TOP BAND обходится любым Inverted Vee (почему-то упорно именуемым «Инвентором» определенной частью, видимо, начинающих, коротковолновиков), либо «Дельтой», которые, впрочем, из-за малых (относительно длины волны) высот для действительно дальних связей малопригодны. Отдельные счастливчики ухитряются ставить укороченные вертикалы метров до тридцати. Остальные могут эту статью не читать.
Благодаря своевременным идеям Евгения (RU6BW), после нескольких бессонных ночей за монитором появилась предлагаемая конструкция.
Автор в этой статье не ставил цели вдаваться в теоретические глубины, касающиеся работы антенн с фазированным питанием. Многие пока скептически относятся к компьютерным расчетам в радиолюбительской практике. Но эта антенна работает весьма неплохо. Для начала можно попробовать соорудить «модель» на 80 метров.
Для начала рассмотрим смоделированные компьютером диаграммы направленности в вертикальной (рис.1) и горизонтальной (рис.2) плоскостях и графики зависимости подавления заднего лепестка (рис.3) и усиления (рис.4) от частоты:
— ширина главного лепестка в горизонтальной плоскости по уровню -3 дБ - 136 градусов;
— ширина главного лепестка в вертикальной плоскости по уровню -3 дБ - от 6 до 54 градусов (с максимумом 20 градусов);
— подавление заднего лепестка: на частоте 1830 кГц - -22 дБ, на 1845 кГц - -31 дБ, на 1860 кГц - -19 дБ;
— усиление антенны - соответственно 5,3…5,7 дБ.
Указанные параметры моделировались для системы заземления, состоящей из 16 дважды закольцованных (по периметру и посередине) противовесов длиной по 10 м над почвой средней проводимости. В точках питания внешнее кольцо подключено к вбитым в землю двухметровым трубам.
Не правда ли, антенна с такими параметрами очень похожа на полноразмерный трехэлементный «Волновой канал» на высоте 80 м? Впрочем, такое «чудовище» может только присниться.
Проанализируем эти цифры
1. Горизонтальный лепесток в 136 градусов при переключении излучения на противоположное без особых потерь в усилении перекроет большую часть направлений (впрочем, ориентировать антенну по излюбленным азимутам все равно желательно). В условиях RU6BW - это 80/260 градусов.
2. Вертикальный лепесток с одинаковой легкостью будет работать с отражениями на расстояния от сотен до тысяч километров.
3. Усиление в пределах рабочего участка практически не изменяется.
4. Подавление имеет приличные характиристики в участке всего 30 кГц, тем не менее, DX-окно перекрывается. Ниже будет рассмотрен вопрос о способе расширения участка.
Антенна представляет собой систему из двух одинаковых вертикальных полуволновых петлевых вибраторов с активным шунтовым питанием. Для уменьшения высоты и упрощения конструкции верхние углы вибраторов на изоляторах сведены к вершине мачты высотой 25,00 м (в участке 3,75…3,8 МГц высота мачты - 13 м, далее в скобках будут указываться размеры для DX-окна 80-метрового диапазона) и отстоят от нее на 0,20 (0,20) м. Наличие неизолированной металлической мачты указанной длины внутри рамок на параметры антенн не влияет.
Четыре верхних части вибраторов длиной по 25,88 (13,04) м расходятся от мачты под прямыми углами, опускаясь к земле до высоты 6,00 (3,00) м. В этих местах полотно вибратора пропускается сквозь изолятор и, изгибаясь, уходит к точке питания, отстоящей на 10,00 (4,72) м от основания мачты. К изоляторам прикреплены четыре растяжки, служащие как бы продолжениями верхних частей вибраторов, вместе с которыми они крепят вершину мачты (подобно элементам двухдиапа- зонного Inverted Vee). Длина части вибратора от изолятора до точки питания составляет 14,07 (6,08) м (рис.5 и 6).
Рамки выполнены из канатика или биметалла диаметром 3…4 мм.
Два отрезка 75-омного кабеля длиной по 10,00 (4,72) м подключаются к противоположным рамкам и сходятся к основанию мачты. Один конец рамки подключается к системе заземления, второй - к центральному проводнику. Возле мачты оплетки кабелей также заземляются, а между центральными проводниками включается фазосдвигающий конденсатор. Изменение направления излучения производится подключением выхода согласующего устройства к соответствующему концу конденсатора (посредством управляемого из Shack’a реле). Кабель питания от трансивера подключается ко входу согласующего устройства. Схема согласующего устройства может быть любой. На испытанной антенне использовался резонансный автотрансформатор.
Настройка
Весь процесс происходит на земле под мачтой и на операторском столе. При точном изготовлении подбирать длину вибраторов не нужно.
1. Настраиваем трансивер на середину рабочего участка. Включаем вместо фазосдвигающего конденсатора КПЕ с максимальной емкостью 1000 пФ. На входе согласующего устройства устанавливаем КСВ-метр, рассчитанный на измерения в линиях с сопротивлением применяемого кабеля (можно согласовать как 50, так и 75-омный коаксиал). Устанавливаем фазосдвигающий КПЕ в среднее положение.
2. В случае применения резонансного автотрансформатора, настраиваем согласующее устройство по минимуму КСВ подбором точки отвода контура и параллельной емкости. Желательно предварительно согласовать активную нагрузку с сопротивлением используемого кабеля, и в дальнейшем настройку не изменять.
3. Следующий этап - установка фазового сдвига. Запускаем в нескольких сотнях метров в направлении, перпендикулярном плоскости рамок, маяк с вертикально поляризованной антенной. Автор использовал каарцевый генератор на 1845 кГц с усилителем на КТ922, нагруженный на оплетку кабеля снижения TV-антенны, расположенный в полутора километрах от RU6BW. В крайнем случае, настраиваем трансивер на работающую станцию, расположенную в створе рамок, поближе к середине рабочего участка. Включаем противоположную рамку (можно ориентироваться по падению уровня сигнала) и настраиваем КПЕ по максимальному подавлению сигнала маяка.
4. Повторяем пункты 2, 3, 4 до получения отношения вперед/назад не менее 4…5 баллов.
5. Если при переключениях сильно изменяется КСВ, значит, допущены ошибки при отрезании антенного полотна, либо вблизи одной из рамок расположены проводники или другие отражатели. После настройки рамок вышеописанные процедуры необходимо повторить.
6. После окончательной настройки можно измерить емкость КПЕ и заменить его на постоянный конденсатор хорошего качества с соответствующей реактивной мощности.
Примечание
Хорошее подавление заднего лепестка, к сожалению, получается в достаточно узкой полосе частот RU6BW применил дистанционное управление вращением фазосдвигающего КПЕ с использованием микроредуктора с электродвигателем. Результат - превосходный. Теперь практически в любой точке диапазона без изменения геометрических размеров антенны стало возможным быстро и достаточно эффективно подавлять сигналы станций, находящихся в заднем секторе шириной около 90 градусов. При желании то же можно делать вручную, но с гораздо меньшими удобствами.
Приведенные компьютерные расчеты после изготовления системы в натуре и эфирной обкатки (TNX RU6BW) полностью подтвердились. Думается, это совсем неплохая альтернатива «Инвентору» при почти таких же затратах.
Тем не менее, хочется добавить следующее.
К сожалению определенная часть радиолюбителей думает, что наличие антенны с описанными параметрами автоматически гарантирует работу, скажем, Украины с Азией в любое время суток (к примеру, в обеденный перерыв). Вынужден разочаровать TOP BAND так назван потому, что это диапазон высшей категории сложности, и для серьезных достижений на нем необходимо многое знать и много работать. Способы получения результатов описаны. Приведенная разработка - лишь один из эффективных вариантов, надеюсь, достаточно доступной конструкции.
Мы изготовили нашу первую самодельную антенну. Существенным минусом данной антенны является тот факт, что в один момент времени она может работать только в одном радиолюбительском диапазоне. Сегодня мы выясним, как устранить этот недостаток, добавив в антенну трапы.
Теория
Идею иллюстрирует следующая картинка:
Допустим, мы хотим сделать диполь на диапазоны 20 и 40 метров. К балуну крепятся плечи на диапазон 20 метров, два провода по ~5 метров. Свободные концы подключаются к LC-контурам с резонансной частотой около 14.150 МГц, центр 20-и метрового диапазона. Затем к концам контуров подключаются провода, увеличивающие общие длины плеч до ~10 метров, чтобы получились плечи на диапазон 40 метров. Если нужно, чтобы антенна работала больше, чем на двух диапазонах, процедура повторяется — добавляется еще пара LC-контуров с резонансной частотой около 7.100 МГц, и к ним еще провода.
На своей резонансной частоте LC-контур имеет высокое сопротивление. Таким образом, при передаче сигнала с частотой, близкой к 14.150 МГц, LC-контур как бы размыкает плечо диполя, и антенна работает, как обычный диполь на 20 метров. На частотах, близких к 7.100 МГц, контур не резонирует и имеет низкое сопротивление. Поэтому на этих частотах антенна работает, как диполь на 40 метров. LC-контур является как бы ловушкой для сигналов с заданной частотой, поэтому его и называют trap.
Следует однако учитывать, что в диапазоне 40 метров трап на 20 метров будет работать, как удлиняющая катушка . Поэтому в данном диапазоне резонанс будет уже, чем у полноразмерного диполя на 40 метров. Если добавить в антенну еще один диапазон, например, 80 метров, при работе в этом диапазоне получится уже две удлиняющие катушки, поэтому резонанс будет еще уже. Другими словами, каждый добавленный диапазон имеет все более узкий интервал рабочих частот.
Трапы для антенны можно сделать множеством способов. Очень практичный вариант изготовления трапов из коаксиального кабеля был предложен оператором Robert Johns, W3JIP в статье «Coaxial Cable Antenna Traps», опубликованной в журнале QST в мае 1981 года. Его идея была улучшена оператором Robert Sommer, N4UU в статье «Optimizing Coaxial-Cable Traps», опубликованной в журнале QST за декабрь 1984 года. На основе этих и других работ оператором John DeGood, NU3E была написана и выложена в сеть статья An Attic Coaxial-Cable Trap Dipole for 10, 15, 20, 30, 40, and 80 Meters , которая дополнялась с 1998-го по 2010-ый год. На эту статью я и опирался.
Примечание: Архивы радиолюбительских журналов проще всего найти на торрент-трекерах.
В разрезе трап выглядит следующим образом:
Коаксиальный кабель RG58 наматывается виток к витку на кусок пластиковой трубы. Затем экран кабеля с одного конца припаивается к жиле с другого конца согласно схеме. Оставшиеся жила и экран соединяются с плечом антенны. Таким образом, из кабеля получается как бы двойная катушка индуктивности. Плюс к этому, кабель обладает погонной емкостью около 100 пФ на 1 метр, отсюда и возникает емкость. По утверждению W3JIP и N4UU, такие трапы работают на мощности до 1000 Вт.
Практика
Было решено сделать траповый диполь на диапазоны 20, 40 и 80 метров, поскольку именно на этих диапазонах я работаю чаще всего. Таким образом, требовалось изготовить две пары трапов — для диапазонов 20 и 40 метров.
Я использовал диаметры труб и количество витков кабеля, приведенные в статье NU3E. В метрической системе эти размеры следующие.
- Для 20 метров: 6 витков, труба — D = 41.30 мм, L = 45 мм;
- Для 40 метров: 8 витков, труба — D = 57.15 мм, L = 50 мм;
Трубы соответствующих диаметров и длины были напечатаны на 3D-принтере пластиком PLA. Таким, к примеру, получился трап на 20 метров:
Для проверки трапов был использован генератор сигналов MHS-5200A, осциллограф и . Как и ожидалось, в окрестностях резонансной частоты амплитуда сигнала уходит практически в ноль.
Если у вас нет 3D-принтера, осциллографа, генератора сигналов и труб точно такого же диаметра, это не страшно. Точный диаметр трубы и количество витков кабеля не играют большой роли, лишь бы трап резонировал около требуемой частоты. Притом погрешность в сотню-другую килогерц вполне простительна. Вместо генератора сигнала можно использовать генератора Клаппа с переменными емкостями и индуктивностями. Что же до зависимости амплитуды сигнала от частоты, ее покажет ваш трансивер. Абсолютные значения видеть не требуется. Достаточно только знать, на какую частоту пришелся минимум.
Fun fact! Уровень S9 на S-метре трансивера соответствует 50 микровольтам или -73 dBm. Теоретически, обладая этой информацией, можно оценить и абсолютное значение амплитуды. Но, к сожалению, во многих трансиверах S-метр является далеко не точным, и все что ниже или выше S9 показывает очень примерно.
Длины плеч я подбирал таким образом. Берется диполь с плечами чуть больше 5 метров и безо всяких трапов. Затем плечи обрезаются до тех пор, пока КСВ во всем диапазоне 20 метров не будет около 1. За один раз я обрезал где-то по 25 см. Затем к каждому плечу прикреплется по трапу на 20 метров и еще провод для следующего диапазона. Проверяем, что КСВ на 20 метрах все еще в порядке, при необходимости удлиняем-укорачиваем кусок провода между балуном и трапом. Если на 20 метрах все в порядке, принимаемся за 40 метров. Снова укорачиваем антенну до тех пор, пока КСВ на 40 метрах не будет около 1. При этом на работу антенны в 20 метрах это укорачивание уже не влияет. В противном случае, с вашими трапами что-то не так. Закончив с 40 метрами, повторяем процедуру для 80 метров.
Отмечу, что процесс этот не быстрый. Антенну приходится часто укорачивать, затем опускать, нести в дом, паять, снова нести на улицу, поднимать. Настройка заняла у меня полный выходной день. Главное — делать все спокойно и не спеша, тогда процесс уверенно сходится. В итоге были получены следующие размеры:
- От балуна до трапа на 20 метров: 485 см;
- От трапа на 20 метров до трапа на 40 метров: 362 см;
- От трапа на 40 метров до конца плеча: 530 см;
Таким образом, общая длина антенны составила 27.5 метров. Напомню, что для диапазонов 40 и 80 метров трапы работают, как удлиняющие катушки. За счет этого антенна получилась короче простого диполя на 80 метров. Отмечу, что приведенные цифры справедливы для конфигурации inverted vee, с высотой центральной части от земли около 7 метров и минимальной высоты плеч от земли 1-2 метра. Для другой высоты мачты может потребоваться корректировка размеров. (Вообще-то, 7 метров — это очень мало для inverted vee на 80 метров, но на данный момент у меня нет возможности установить антенну выше.)
Также отмечу, что погрешность в пару сантиметров здесь ни на что не влияет. Но для успешной работы антенны она должна быть как можно более симметричной. В том числе, трапы должны быть повернуты к балуну одной и той же стороной. У меня трапы на оба диапазона повернуты экраном к балуну.
После настройки все места пайки проводов были изолированы при помощи термоусадочных трубок. Для трапов были напечатаны заглушки в виде дисков. Эти заглушки были приклеены к трапам при помощи супер клея. Изоляторы также были напечатаны на 3D-принтере. Затем, аналогично балуну, трапы и изоляторы были покрыты лаком Plastik 71 в два слоя. Окончательный вид антенны в свернутом состоянии:
На солнечном свете лак выглядит синеватым. В доме он абсолютно прозрачный.
Полученные результаты
Время, потраченное на изготовление и настройку антенны, окупилось с лихвой.
На 20 метрах КСВ не превосходит 1.5 во всем диапазоне. На интервале от 14.160 до 14.350 МГц он равен 1. В диапазоне 40 метров КСВ не превосходит 1.7, притом в интервале от 7.040 до 7.200 МГц он не превосходит 1.5, а на интервале от 7.090 до 7.146 МГц КСВ равен 1. На всем диапазоне 80 метров КСВ не превосходит 3. В интервале от 3.565 до 3.725 МГц КСВ меньше 2, в интервале от 3.600 до 3.690 МГц — меньше 1.5, а в интервале от 3.628 до 3.660 МГц КСВ равен 1.
Антенна была протестирована при работе в режиме SSB на мощности 100 Вт.
На 20 метрах были проведены QSO с операторами из Италии (2230 км), Нидерландов (2000 км), Германии (2000 км), Македонии (1900 км), Турции (1700 км), Румынии (1400 км), Болгарии (1700 км), Кипра (2300 км), Норвегии (1800 км) и Франции (2700 км), а также нескольких городов России. Наиболее удаленным городом оказался Шали (1500 км).
В диапазоне 40 метров мне ответили радиолюбители из Швейцарии (2150 км), Украины (950 км), Польши (1100 км), Греции (2100 км) и Испании (3450 км). Само собой разумеется, также была проведена куча QSO с операторами из России. По удаленности от меня победили Краснодар и Севастополь (1200 км).
На 80 метрах были проведены QSO с коротковолновиками, проживающими в Беларуси (670 км), Украине (830 км) и Киргизии (3000 км). Также было очень много городов России, среди которых самым удаленным оказался Сургут (2150 км).
Кроме того, оказалось, что антенна пригодна для использования и на других радиолюбительских диапазонах. В частности, на 17 метрах мне удалось провести QSO с операторами из Болгарии (1500 км), Франции (2300 км) и с несколькими операторами из Италии (2100 км). Впрочем, поскольку антенна специально не тюнилась на другие диапазоны, то на них она имеет КСВ где-то от 3 до 5. Соответственно, эффективность антенны на таких диапазонах составляет ~50%.
Заключение
Я вполне доволен полученными результатами. С такой антенной вы с кем-нибудь да свяжетесь в любое время суток, в любой день недели. Для перехода между диапазонами не нужно ничего перестраивать, просто берешь, и переходишь. Антенна получилась короче диполя на 80 метров, что тоже плюс. К тому же, антенна получилась довольно компактной и легкой, что делает ее пригодной для использования в походах.
По деньгам вышли примерно те же 25$, что и за диполь без трапов. Правда, я забыл замерить, сколько коаксиального кабеля мне понадобилось для трапов. Пусть будет метров 10. В этом случае общая стоимость антенны не превышает 30$. Это все равно существенно меньше стоимости любой готовой антенны.
Интересно, что используя описанные в данной статье принципы, можно изготовить и вертикальную многодиапазонную антенну (смотри раз и два). Заинтересованным читателям предлагается провести соответствующий эксперимент в качестве упражнения.
Исходники 3D-моделей трапов и изоляторов для OpenSCAD, а также скомпилированные STL-файлы, вы найдете . Как всегда, буду рад любым вашим вопросам и дополнениям.
Дополнение: Вас также могут заинтересовать посты об
В радиосвязи, антеннам отводится центральное место, для обеспечения лучшего ее, радиосвязи, действия антеннам следует уделять самое пристальное внимание. В сущности, именно антенна и осуществляет сам процесс радиопередачи. Действительно, передающая антенна, питаясь током высокой частоты от передатчика, производит преобразование этого тока в радиоволны и излучает их в нужном направлении. Приемная же антенна, осуществляет обратное преобразование – радиоволны в ток высокой частоты, а уже радиоприемник выполняет дальнейшие преобразования принятого сигнала.
У радиолюбителей, где всегда хочется побольше мощности, для связи с возможно более дальними интересными корреспондентами, бытует максима – лучший усилитель (КВ), это антенна.
К этому клубу по интересам, пока принадлежу несколько опосредовано. Радиолюбительского позывного нет, но интересно же! Работать на передачу нельзя, а вот послушать, составить представление, это, пожалуйста. Собственно, такое занятие называется радионаблюдение. При этом, вполне можно обменяться с радиолюбителем которого вы услышали в эфире, карточками-квитанциями, установленного образца, на сленге радиолюбителей QSL. Приветствуют подтверждения приема и многие радиовещательные КВ станции, иногда поощряя такую деятельность мелкими сувенирами с логотипами радиостанции – им важно знать условия приема их радиопередач в разных точках мира.
Радиоприемник наблюдателя может быть довольно простым, по крайней мере, на первых порах. Антенна же, сооружение не в пример более громоздкое и дорогостоящее и чем ниже частота, тем более громоздкое и дорогостоящее – все привязано к длине волны.
Громоздкость антенных конструкций, во многом вызвана и тем, что на малой высоте подвеса, антенны, особенно для низкочастотных диапазонов – 160, 80,40м, работают плохо. Так что громоздкость им обеспечивают как раз мачты с оттяжками, ну и длины в десятки, иногда сотни метров. Словом, не особенно миниатюрные штуки. Хорошо бы иметь для них отдельное поле рядом с домом. Ну, это как повезет.
Итак, несимметричный диполь.
Выше, чертеж-схема нескольких вариантов. Упомянутая там MMAНа – программа для моделирования антенн.
Условия на местности оказались таковы, что удобно умещался вариант из двух частей 55 и 29м. На нем и остановился.
Несколько слов о диаграмме направленности.
Антенна имеет 4 лепестка, «прижатых» к полотну. Чем выше частота - тем более они «прижимаются» к антенне. Но правда и усиление имеют больше. Так что на этом принципе
можно строить вполне направленные антенны, имеющие правда, в отличии от «правильных», не особенно высокое усиление. Так что размещать эту антенну нужно учитывая ее ДН.
Антенна на всех диапазонах указанных на схеме, имеет КСВ (коэффициент стоячей волны, параметр для антенны весьма важный) в пределах разумного для КВ.
Для согласования несимметричного диполя - он же Windom – нужен ШПТДЛ (широкополосный трансформатор на длинных линиях). За сим страшным названием скрывается относительно несложная конструкция.
Выглядит примерно так.
Итак, что было сделано.
Первым делом определился со стратегическими вопросами
.
Убедился в наличии основных материалов, в основном конечно, подходящего провода для полотна антенны в должном количестве.
Определился с местом подвеса и «мачтами». Рекомендуемая высота подвеса – 10м. Мою деревянную мачту, стоящую на крыше дровника, по весне свернуло сходящим смерзшимся снегом - не дождалась, как не жаль, пришлось убирать. Решено было пока зацепить одну сторону за конёк крыши, высота при этом будет составлять около 7м. Маловато конечно, зато дешево и сердито. Вторую сторону удобно было подвесить на стоящей напротив дома липе. Высота там получалась 13…14м.
Что использовалось.
Инструменты.
Паяльник, понятно, с принадлежностями. Мощностью, ватт, этак на сорок. Инструмент для радиомонтажа и мелкий слесарный. Что ни будь сверлильное. Очень пригодилась мощная электрическая дрель с длинным сверлом-буром по дереву – коаксиальный кабель снижения пропустить сквозь стену. Конечно удлинитель к ней. Пользовался термоклеем. Предстоят работы на высоте – стоит позаботиться о подходящих крепких лестницах. Очень помогает чувствовать себя увереннее, вдали от земли, страховочный пояс – как у монтеров на столбах. Карабкаться наверх, конечно не очень удобно, зато можно работать уже «там», двумя руками и без особых опасений.
Материалы.
Самое главное – материал для полотна. Применил «полевку» - полевой телефонный провод.
Коаксиальный кабель для снижения, сколько нужно.
Немного радиодеталей, конденсатор и резисторы по схеме. Две одинаковые ферритовые трубочки от ВЧ фильтров на кабелях. Коуши и крепеж для тонкого провода. Маленький блок (ролик) с ухом-креплением. Подходящую пластиковую коробочку для трансформатора. Керамические изоляторы для антенны. Капроновую веревку подходящей толщины.
Что было сделано.
Первым делом отмерил (семь раз) куски проводов для полотна. С некоторым запасом. Отрезал (один раз).
Взялся за изготовление трансформатора в коробочке.
Подобрал ферритовые трубки для магнитопровода. Он изготовлен из двух одинаковых ферритовых трубочек от фильтров на кабелях мониторов. Сейчас старые мониторы на ЭЛТ просто выбрасывают и найти «хвосты» от них не особенно сложно. Можно поспрашивать у знакомых, наверняка у кого ни будь да пылится на чердаках или в гараже . Удача, если есть знакомые системные администраторы. В конце концов, в наше время, когда везде стоят импульсные блоки питания и борьба за электромагнитную совместимость ведется нешуточная, фильтры на кабелях могут быть много где, более того, такие ферритовые изделия вульгарно продаются в магазинах электронных компонентов.
Подобранные одинаковые трубочки сложены на манер бинокля и скреплены несколькими слоями липкой ленты. Намотка выполнена из монтажного провода максимально возможного сечения, такого, чтобы вся обмотка поместилась в окнах магнитопровода. С первого раза не получилось и пришлось действовать методом проб и ошибок, благо, витков совсем немного. В моем случае, под рукой не нашлось подходящего сечения и пришлось мотать двумя проводами одновременно, следя в процессе, чтобы они не перехлёстывались.
Для получения вторичной обмотки - делаем два витка двумя сложенными вместе проводами, потом вытащить каждый конец вторичной обмотки назад (в обратную сторону трубки), получим три витка со средней точкой.
Из кусочка довольно толстого текстолита, сделан центральный изолятор. Существуют специальные керамические именно для антенн, лучше конечно применять их. Поскольку все слоистые пластики пористы и как следствие весьма гигроскопичны, чтобы параметры антенны не «плавали», следует хорошенько пропитать изолятор лаком. Применил масляный глифталевый, яхтный.
Концы проводов очищены от изоляции, несколько раз пропущены через отверстия и хорошенько пропаяны с хлористым цинком (флюс «Паяльная кислота»), чтобы пропаялись и стальные жилки. Места пайки очень тщательно промываются водой от остатков флюса. Видно, что концы проводов, предварительно продеты в отверстия коробочки, где будет сидеть трансформатор, иначе придется потом продевать в эти же дырочки все 55 и 29 метров.
Припаял к местам разделки соответствующие выводы трансформатора, укоротив эти выводы до минимума. Не забывать перед каждым действием, примерять к коробочке, чтобы потом все влезло.
Из кусочка текстолита от старой печатной платы, выпилил кружок на дно коробочки, в нем два ряда дырочек. Через эти дырочки, бандажом из толстых синтетических ниток крепится коаксиальный кабель снижения. Тот, который на фото, далеко не лучший в данном применении. Это телевизионный со вспененной изоляцией центральной жилы, сама жила «моно», для навинчивающихся телевизорных разъемов. Но была в наличии бухточка трофейного. Применил ее. Кружок и бандаж, хорошенько пропитан лаком и высушены. Конец кабеля предварительно разделан.
Припаяны остальные элементы, резистор набран из четырех. Все залито термоклеем, вероятно зря – тяжеловато получилось.
Готовый трансформатор в домике, с «выводами».
Между делом было изготовлено крепление к коньку – там на самом верху две доски. Длинные полосы из кровельной стали, петелька из нержавеющей 1.5мм. Концы колечек приварены. На полосах по ряду из шести отверстий для саморезов – распределить нагрузку.
Подготовлен блок.
Керамических антенных «орешков» не добыл, применил вульгарные ролики от старинной проводки, благо, в старых деревенских домах под снос еще встречаются. По три штуки на каждый край – чем лучше изолирована антенна от «земли», тем более слабые сигналы может принять.
Примененный полевой провод с вплетенными стальными жилками и хорошо выдерживает растягивание. Кроме того, предназначен для прокладывания под открытым небом, что к нашему случаю тоже вполне подходит. Радиолюбители довольно часто изготавливают из него полотна проволочных антенн и провод неплохо себя зарекомендовал. Накоплен некоторый опыт его специфичного применения, который в первую очередь говорит, что не стоит провод сильно изгибать – лопается на морозе изоляция, влага попадает на жилы и они начинают окисляться, в том месте, через некоторое время, провод и рвется.
Введя в определенное место провода антенны катушку индуктивности, можно значительно уменьшить длину дипольной антенны. Чем больший ток протекает через катушку индуктивности, тем больше влияние катушки. Влияние катушки, размещенной на конце антенны, минимальное, а при размещении катушки в том месте антенны, где ток максимален, - наибольшее.
Для того чтобы антенна была резонансной, можно в принципе регулировать три параметра: длину диполя, индуктивность катушки, ее положение. Естественно, что возможно множество различных комбинаций этих параметров, приводящих к достижению поставленной цели, т. е. к созданию резонансной антенны.
Соответствующим образом размещая катушку индуктивности, можно добиться резонанса антенны как на основной частоте, так и на частоте вдвое большей. Это условие выполняется для антенны, показанной на рис. 5.21а . Для диапазона 80 м (рис. 5.21б ) антенна представляет собой укороченный (в физическом смысле) диполь, электрическая длина которого значительно больше физической длины и входное сопротивление которого R A = 60 Ом .
Для диапазона 40 м (рис. 5.21в ) электрическая длина антенны составляет 3λ/2 , а входное сопротивление в данном случае не соответствует данным, приведенным на графике рис. 2.82, так как обе половины диполя сильно укорочены и поэтому концы их мало участвуют в процессе излучения. Характер распределения тока по длине антенны для диапазона 40 м показан на рис. 5.21в .
Следует отметить, что данной антенне свойствен один существенный недостаток. В диапазоне 80 м сильно возрастает добротность антенны и поэтому резко сужается рабочая полоса частот, которая в этом диапазоне примерно равна 80 кГц. Потому антенна может работать только в части диапазона 80 м. Для расширения рабочей полосы частот можно рекомендовать уменьшить отрезок l 2 до 1,35 м, а отрезок l 2 до 10,66.
В диапазоне 40 м рабочая полоса частот достаточно широка (рис. 5.21г ). Катушка индуктивности (L = 20 мкГн ) содержит 200 витков, навитых на трубку из полихлорвинила диаметром 25 мм проводом диаметром 1 мм с эмалевой изоляцией. Обычно внешнюю поверхность катушки индуктивности покрывают изоляционным лаком.
Изменяя индуктивность катушки и ее расположение, можно получить антенну, работающую в диапазонах 80 и 20 м, 80 и 15 м, 40 и 20 м, 40 и 15 м. Размещая по две катушки индуктивности в каждом плече антенны, можно реализовать три диапазона, т. е. 80; 40 и 20 м. Следует иметь в виду, что настройка антенны, работающей в трех диапазонах, представляет собой достаточно тонкую операцию. Может быть, этим объясняется то, что такие антенны были предложены еще в 1927 г., а публикации на эту тему весьма скупы.
Радиолюбители в настоящее время часто используют симметричные траповые диполи на диапазоны 160-80-40 метров. Антенны этого типа обладают лишь одним преимуществом - их диаграммы направленности на разных диапазонах совпадают. К недостаткам этого типа антенн относятся достаточно большая трудоемкость изготовления, повышенный вес, большая парусность, узкая полоса на нижних диапазонах и не самые выдающиеся показатели КСВ.
Кроме этого есть достаточно интересные для радиолюбителей многодиапазонные антенны – несимметричные диполи. Основной их недостаток состоит в том, что обычно на самом низкочастотном диапазоне максимум диаграммы направленности отклонен на 90 градусов относительно максимумов на других диапазонах. Часто это вызывает неудобство, и от таких антенн отказываются.
Путем комбинации этих 2х типов антенн мне удалось создать достаточно интересный гибрид - несимметричный траповый диполь . Он обладает диаграммами направленности похожими на диаграммы обычных траповых диполей, однако для его изготовления требуется в двое меньшее количество контуров, а значит существенно уменьшаются все недостатки траповых антенн .
Эскиз антенны на диапазоны 160 80 и 40 метров показан на рисунке 1. Размеры указаны для высоты подвеса 15 метров, в скобках для высоты 30 метров.
Подробнее стоит остановиться на принципе работы данной антенны. На диапазоне 40 метров работает левая часть антенны, до контура, настроенного на частоту 7.05 МГц. На этом диапазоне антенна представляет собой несимметричный диполь с соотношением сторон 1:2. В диапазоне 80 метров к нему подключается отрезок провода, расположенный между трапами, получается диполь так же с соотношением сторон близким к 1: 2, но крайний левый провод становится уже меньшим плечом диполя. В диапазоне 160 метров работает все полотно антенны, соотношение сторон у диполя уже существенно отличается от отношения на более высоких диапазонах, но на этом диапазоне антенна за счет индуктивностей трапов немного укорочена, к тому же она находится на относительно небольшой высоте, все это несколько уменьшает её входное сопротивление. В итоге минимумы КСВ на диапазонах не выше 1.25.
Входное сопротивление антенны на всех диапазонах близко к 110 Омам, поэтому антенна легко может быть запитана пятидесятиомным коаксиальным кабелем при помощи трансформатора на 2х ферритовых трубках с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1:2.56 первичная обмотка (та, что подключена к антенне) должна содержать 5 (2 по 2.5) витков а вторичная 3 витка. При необходимости трубки эти легко выдираются из китайских VGA удлинителей, найти которые не составит проблем.
В данном типе антенн ни в коем случае нельзя использовать достаточно подробно описанные и часто встречающиеся в литературе автотрансформаторы, они не обеспечат отсечение токов по внешней стороне коаксиального кабеля. Это в свою очередь вызовет наводки на бытовую аппаратуру, и что самое неприятное - помехи телевизорам соседей. Так же для данного типа антенн полезно установить еще один заградительный дроссель на некотором расстоянии от антенны, скажем у входа фидера в здание.
Необходимо так же для стекания с антенны статического заряда установить резистор, сопротивлением больше 100 кОм (точное сопротивление его не принципиально) между оплеткой кабеля и полотном антенны, лучше сделать это от средней точки первичной обмотки трансформатора. Внизу оплетку кабеля следует заземлить.
Трапы проще всего сделать из коаксиального кабеля, в их расчетах поможет программа trap-rus , я бы рекомендовал использовать РК-75-4-12, гибкий и не дорогой кабель, позволяющий подводить к антенне мощность более киловатта. Использовать кабели со вспененным диэлектриком не стоит. Фотографии подобных трапов есть у Дмитрия, RV9CX, не надо только распаивать трап по его схеме. Как настроить трапы думаю понятно всем.
Если вы собираетесь выполнить эту антенну из не расплетенной полевки, то необходимо учесть коэффициент укорочения, равный примерно 2.8%.
Рисунок 2 – диаграммы направленности.
На рисунке 2 показаны диаграммы направленности антенн для высоты подвеса 30 метров (9 этажное здание.) Небольшое искажение ДН вызвано несимметричностью антенны в купе с неполным запиранием тока трапами, страшного в этом ничего нет, близлежащие предметы влияют на ДН больше...
Настройка антенны так же не должна вызывать трудностей, в диапазоне 40 метров она настраивается пропорциональным изменением длин 2х левых полотен (до трапа на 7 МГц). В диапазоне 80 метров она настраивается длинной полотна, лежащего между трапами, и диапазоне на 160 метров она настраивается длиной крайнего правого полотна (относительно рисунка 1).
Рисунок 3 – двухдиапазонная антенна.
Подобным образом можно создавать и 2х диапазонные антенны, например на Рисунке 3 показан диполь на диапазоны 160 и 80 метров с одним трапом. Размеры указаны для высоты подвеса 15 метров (5 этажное здание), антенна позволяет питать её коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением как 50 так и 75 Ом. Поскольку антенна несимметрична, не стоит забывать про блокирование тока по внешней стороне оплетки, достаточно будет нескольких витков кабеля у точки питания на ферритовом кольце, или скажем сердечнике от строчного трансформатора телевизора. Единственное, при большей высоте подвеса может быть необходимо повышение входного сопротивления антенны, и согласование антенны придется сделать по аналогии с предыдущей антенной.
Роман Сергеев (RA9QCE).
