Антенна windom – Про антенну Radial City-Windom CW80100, как я её чинил и что из этого получилось: __mixa__

Антенна Inverted V — Windom

Антенны

Главная  Радиолюбителю  Антенны


Антенна Windom, которую радиолюбители используют уже почти 90 лет, получила своё название по фамилии предложившего её американского коротковолновика. В те годы коаксиальные кабели были большой редкостью, и он придумал, как запитать излучатель длиной в половину рабочей длины волны однопроводным фидером. Оказалось, что это можно сделать, если точку питания антенны (подключения однопроводного фидера) взять примерно на расстоянии одной трети от конца излучателя. Входное сопротивление в этой точке будет близким к волновому сопротивлению такого фидера, который в этом случае будет работать в режиме, близком к режиму бегущей волны.

Идея оказалась плодотворной. В то время используемые шесть любительских диапазонов имели кратные частоты (не кратные WARC-диапазоны появились только в 70-е годы), и эта точка оказалась подходящей и для них. Не идеально подходящей точкой, но вполне приемлемой для любительской практики. Со временем появилось много вариантов этой антенны, рассчитанной на разные диапазоны, с общим названием OCF (off-center fed — с питанием не в центре).

У нас в стране она впервые подробно была описана в статье И. Жеребцова «Передающие антенны с питанием бегущей волной», опубликованной в журнале «Радиофронт» (1934 г., № 9-10). После войны, когда коаксиальные кабели вошли в радиолюбительскую практику, появился удобный вариант питания для подобного многодиапазонного излучателя. Дело в том, что входное сопротивление такой антенны на рабочих диапазонах не очень сильно отличается от 300 Ом. Это позволяет использовать для её питания распространённые коаксиальные фидеры с волновым сопротивлением 50 и 75 Ом через ВЧ-трансформаторы с коэффициентом трансформации по сопротивлению 4:1 и 6:1. Иными словами, эта антенна легко вошла в повседневную радиолюбительскую практику и в послевоенные годы. Более того, её до сих пор серийно выпускают для коротковолновиков (в различных вариантах) во многих странах мира.

Эту антенну удобно подвешивать между домами или двумя мачтами, что не всегда приемлемо по реальным обстоятельствам жилья как в городе, так и за городом. И, естественно, со временем появился вариант установки такой антенны с использованием всего одной мачты, которую более реально использовать на жилом доме. Этот вариант и получил название Inverted V — Windom.

Японский коротковолновик JA7KPT, по-видимому, один из первых использовал этот вариант установки антенны с длиной излучателя 41 м. Такая длина излучателя должна была обеспечить ему работу на диапазоне 3,5 МГц и более высокочастотных КВ-диапазо-нах. Он использовал мачту высотой 11 м — для большинства радиолюбителей это максимальный размер для установки самодельной мачты на жилом доме.

Радиолюбитель LZ2NW (http://lz2zk. bfra.bg/antennas/page1 20/index. html) повторил его вариант Inverted V — Windom. Схематично его антенна показана на рис. 1. Высота мачты была у него примерно такой же (10,4 м), а концы излучателя отстояли от земли примерно на расстояние около 1,5 м. Для питания антенны использовались коаксиальный фидер с волновым сопротивлением 50 Ом и трансформатор (BALUN) с коэффициентом трансформации 4:1.

Рис. 1. Схема антенны

Авторы некоторых вариантов антенны Windom отмечают, что целесообразнее при волновом сопротивлении фидера 50 Ом применять трансформатор с коэффициентом трансформации 6:1. Но большинство антенн их авторы всё же делают с трансформаторами 4:1 по двум причинам. Во-первых, в многодиапазонной антенне входное сопротивление «гуляет» в некоторых пределах вблизи значения 300 Ом, поэтому на разных диапазонах оптимальные значения коэффициентов трансформации всегда будут несколько отличаться. Во-вторых, трансформатор 6:1 сложнее в изготовлении, а выигрыш от его применения не очевиден.

LZ2NW при использовании фидера длиной 38 м получил значения КСВ, меньшие 2 (типичное значение 1,5), практически на всех любительских диапазонах. У JA7KPT результаты близкие, но у него почему-то выпал по КСВ диапазон 21 МГц, где он был больше значения 3. Поскольку антенны устанавливались не в «чистом поле», такое выпадение на конкретном диапазоне может быть обусловлено, например, влиянием окружающего её «железа».

LZ2NW применил простой в изготовлении BALUN, выполненный на двух ферритовых стержнях диаметром 10 и длиной 90 мм от антенн бытового радиоприёмника. На каждый стержень наматывают в два провода по десять витков провода диаметром 0,8 мм в ПВХ-изоляции (рис. 2). А получившиеся четыре обмотки соединяют в соответствии с рис. 3. Конечно, такой трансформатор не предназначен для мощных радиостанций — до выходной мощности 100 Вт, не больше.

Рис. 2. ПВХ-изоляция

Рис. 3. Схема соединения обмоток

Иногда, если это позволяет конкретная обстановка на крыше, антенну Inverted V — Windom делают несимметричной, закрепляя BALUN на вершине мачты. Преимущества такого варианта понятны — в непогоду снег и лёд, оседая на висящий на проводе
антенны BALUN, могут оборвать его.

Материал Б. Степанова

Дата публикации: 18.03.2017

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

www.radioradar.net

Антенна Windom

Такая разная антенна Windom

Немного истории…
Антенна Windom является изобретением американца VS1AA по фамилии Windom(1936г).
В СССР она часто называлась «американкой» и упоминалась Э.Т. Кренкелем, как основная
для работы с СП-1.

Смысл изобретения заключался в том, что на полотне длиной 41 метр была
найдена точка с нулевой реактивностью, причём одновременно для нескольких диапазонов.
В эту точку, собственно и включался однопроводный фидер.

В последствии антенна Windom была модифицирована немцем DL1BU в 1950г, который запитал её
двухпроводной симметричной линией.

На этом рисунке изображена ещё одна модификация Windom с соглаующим трансформатором
4:1 и 50 — ти омным фидером. Запитывать антенну кабелем удобнее и безопаснее в отношении
TV 1 помех.

Основных вариантов длинны антенны два, 41 метр длинной и 20,5. Размеры, приведённые
на различных сайтах приблизительные и конечно завистят от высоты подвеса.
В программе MMANA — GAL так же описываются два варианта (3.5-7-14-18-24-28offsetdip-2.maa).
Это излучатель с плечами 28,5 и 13,6 метров на диапазоны 3,5-7-14-18-24—28 МГц и более
короткий вариант 7-14-21-28offsetdip.maa на диапазоны 7-14-21-28 МГц.

В небольшом отступлении скажу, что весной 2012 года оба варианта прошли испытания и
показали себя вполне достойно. Длинный вариант, изготовленный Алексеем UA4CNZ поработал
в музее имени Ю.А. Гагарина и Поволжской Академии имени П.А. Столыпина.
Более короткая была изготовлена мной и хорошо поработала на приземлении Ю.А. Гагарина.

Материал полотна в первом случае был антенный канатик, во втором полевой одиночный провод.
Согласующие трансформаторы в обоих случаях применялись 4:1, но разного исполнения.
На пробу прошли сделаны три трансформатора из склееных колец и с намотками из провода в
фторопластовой изоляции, двойного сетевого, и обмоточного провода ПЭЛ.

Последний дал лучшие характеристики, но пришлось подобрать количество витков.
Для короткой антенны оказалось достаточным намотать 7 — 8 витков двойного провода ПЭЛ 0.6.
Трансформатор нагружался на сопротивление типа МЛТ 200 Ом, а контролировался по всем
рабочим диапазонам сразу на приборе АА — 200. Есть в нём такая возможность.

Трансформатор в этой антенне, при питании её кабелем 50 Ом становится едва ли не самым
главным её элементом.

При небольших мощностях, порядка 100 Ватт, достаточно трёх — четырёх колец, склеенных вместе.
Для походного варианта я склеил «Моментом» 4 колечка 32х20х6 мм. проницаемостью 1000 НН.
ВЧ кольца в данной конструкции совершенно не нужны. Если всё согласованно, то нагрева нет.
Если требуется подвести к антенне большую мощность, то есть и другие варианты.

На ферритовых стержнях.

На ферритовых колцах.

Трансформатор 4:1
и его практическое исполнение

И пожалуй, нельзя обойти вниманием ещё одну конструкцию Слодкевича Евгения UA3AHM.
Это Windom, питаемый с конца. Сначала была идея, позаимствованная у К.Ротхамеля
и называется «запорный контур T2LT”.
Но огромное желание изготовить многодиапазонный вариант привёл к следующей версии.

Применив ТДЛ 4:1 , ему удалось устранить проблему с нагреванием трансформатора и значительно
повысить нагрузочную мощность антенны.Окончательная схема варианта антенны
CW80100 –(Windom от 80 метров на мощность 100 ватт) изображена на рисунках.

Автотрансформатор был заменён на трансформатор на длинных линиях (ТДЛ)


Таким образом, в отличии от всех предыдущих модификаций антенны Windom,
новая антенна обладает новым преимуществом — её питающая линия(фидер)
одновременно является излучающим полотном.
Это позволяет обходиться только двумя точками крепления вместо трёх, что заметно
повышает пользовательские характеристики и удобство применения антенны
в современных городских условиях.

© Валерий Баженов UA4CGR

ua4cgr.narod.ru

Антенна CITY-Windom (CW40.1000) | Блог UA3REO

Вопрос о установке полноценной КВ антенны появился давно. Ранее были эксперименты с «балконными» диполями, лучами, удочками торчащими из форточки.

Но, убедившись в несостоятельности этого занятия было решено установить антенну вне балкона (9 этаж). Доступа на крышу при этом у меня нет и не предвидится.

Решение было найдено — антенна CityWindom.

Из модельного ряда был выбран вариант CW40.1000, перекрывающий 40,20,17,12,10 метровые диапазоны и максимальную подводимую мощность в 1кВт.

Такая мощность выбрана не случайно — килловатная версия антенны сделана более массивно и прочно, держится на биметаллических тросах, а не «сама на себе». А это крайне необходимо, чтобы быть уверенным, что при очередном урагане антенна не прилетит соседу в окно.

Полная инфо на сайте производителя https://www.radial.ru/catalog/antennas/dipole/windome40_1000/

Ключевой особенностью конструкции антенны является запитка с конца (то есть прямо от балкона) и подходящая длинна, идеально проходящая между балконом и деревом у дома, при этом не примыкая к ним вплотную.

Вид с балкона получился следующий (изображение раскрывается):

Чтобы избежать проблем от раскачивания дерева на ветру, крепление со стороны балкона было сделано на дверной пружине, которая продаётся сразу с креплением. Крепление прикручено к стене балкона на 3-х анкерных болта.

(добавлена проволока для дополнительной жесткости пружины).

Итоги тестирования менее чем в 1 год (количество отработанных стран):

Также отмечу, что антенный тюнер MFJ-929 строит эту антенну и на 80м, и 30м, и на 15м, и на 160м, но понятное дело с потерей эффективности.

Проблем с наводками соседям нет (не у себя нет, и не прибегали), хотя этим всегда пугают при установки Windom’ов. Возможно дело в ФНЧ, установленном после трансивера, не проверял.

В целом, крайне рекомендую к покупке всем, у кого наблюдаются проблемы с выходом на крышу.

Покупал в этом магазине с доставкой, проблем не было: https://www.radial.ru/catalog/antennas/dipole/windome40_1000/

ua3reo.ru

Про антенну Radial City-Windom CW80100, как я её чинил и что из этого получилось: __mixa__

Думаю, что описывать конструкцию смысла не имеет, а предпосылки покупки антенны именно такой конструкции и так понятны. У меня, как и у многих других людей, нет возможности разместить на крыше дома вообще ничего хотя бы отдалённо напоминающее мачту, поэтому подобная вседиапазонная верёвка является весьма привлекательным вариантом. Самое главное, что это настоящая, полноценная антенна. Она исправно резонирует на нужных частотах, принимает и позволяет вещать на всех любительских КВ диапазонах. Здесь надо сделать оговорку, что производитель специально не декларирует функциональность диапазона 15м (типа «по КСВ не проходит»), хотя на деле он оказывается более чем работоспособным: лично у меня КСВ там было 2, что вполне приемлемо учитывая широкополосность антенны.

В инструкции написано, что при установке надо антенну подрезать до правильной длины, но я этого делать не стал. Частично потому, что забыл, но в основном потому, что и без отрезания по длине у меня её хватило буквально впритык чтобы растянуть от точки подвеса на доме до дерева. Из-за этого резонансы были немного сдвинуты с середин диапазонов к их концам, но это я бы не назвал проблемой. В среднем на начале диапазона КСВ был 1.4-1.5, что вполне неплохо. Да, усиления у такой антенны практически нет, особенно на нижних диапазонах, что, впрочем, не помешало мне провести QSO на 40м голосом с Аргентиной (17700 км, по факту — с другой стороны Земли) с рапортом 56. Да, конечно в тот вечер было отличное прохождение, да и удалённого корреспондента была монобэндовая яга. В принципе, это очередное доказательство того, что на 100 ватт можно работать со всем миром.

Единственные проблемы, которые я испытывал — наводки, возникающие при передаче. Проблема в том, что из-за отсутствия аппаратуры определить характер этих наводок не представлялось возможным, но они всегда сходили на нет при уменьшении мощности, поэтому выводы можно делать только косвенные. Причём наводки были повсеместно: на микрофон (так, что у меня даже сигнал искажался), на стоящие рядом колонки и даже на (!) контроллер клавиатуры. Последнее проявлялось в том, что во время передачи я просто не мог ничего набрать на клавиатуре, при этом в текстовых полях самостоятельно, без моего участия, печатался мусор. Первый возможный вариант — гармоники. Второй — недостаточная развязка дросселем полотна антенны и фидера в результате чего у фидера начинал проявляться антенный эффект. Навешивание ферритов на все возможные места частично помогало, но полностью проблему не решало. Самым проблемным в этом отношении был диапазон 20м.

Но всё было бы слишком хорошо если бы не было проблем. Во время прошедшего летом этого года циклона — того, который, по заверениям синоптиков, был самым сильным за всю историю наблюдений — на антенну упала ветка с близстоящего дерева и её оборвало, прямо под корень у дросселя. Откуда я знаю, что не ветром? Просто я уходил на работу с утра — антенна была натянута. Прихожу вечером — её уже нет, при этом нахожу её рядом вместе со свежеубранными с дороги упавшими ветками. Возникла необходимость ремонта, что оказалось не такой уж и тривиальной задачей.

Первоначально я вообще не понимал, как это можно починить и думал, что мне нужно будет покупать новый коаксиал и делать из него. Такой вариант был бы сложен со всех сторон: подобного кабеля в местных магазинах нет, заказывать — тоже хз (плюс время на доставку), он должен быть более-менее «самонесущим», да и что там будет по коэффициенту укорочения тоже не понятно. Поэтому было решено срастить оригинальный кабель, «развернув» его так, чтобы порыв был не у дросселя, а в середине. Для крепления нужно было всего лишь сделать дополнительную оттяжку.

Когда я первый раз разобрал антенну то первое, что мне пришло на ум относительно её конструкции — «из говна и палок». Корпуса, в которых располагались трансформатор и дроссель, внутри оказались залиты монтажной пеной которую пришлось отчищать отовсюду. Герметизирующие корпуса заглушки оказались надеты так туго, что поначалу я подумал что они приклеены и хотел было их срезать. Однако позже стало понятно, что конструкция более-менее адекватная в плане дешевизны изготовления и материалов: большего там было просто не нужно. При разборке, однако, были обнаружены и другие проблемы помимо порыва. Так, один из корпусов оказался треснутым. Дроссель, набранный из 20 ферритовых колец, развалился на две составные части. Кроме того, уже когда я чуть было не собрал всю конструкцию, обнаружилось, что сердечник трансформатора тоже треснул, расколовшись на 5 кусочков.

Для склейки ферритовых частей был применён клей БФ-19 с полимеризацией в духовке. Корпус я заклеил термопистолетом. Но сложнее всего, конечно же, было спаять собственно коаксиал. Знающие люди™ подсказали, что можно не париться с пропаиванием всего экрана по кругу, а просто сделать из экрана 4 косички и спаять их друг с другом. Пришлось немного попотеть — всё-таки раньше никогда таким не занимался, — и переделать два раза. Если первый раз у меня получилось вызывающее отторжение неизвестно что, то второй раз, приобретя необходимые материалы в виде флюса ЛТИ-120 и нового припоя, я сделал весьма красивую, адекватную и надёжную спайку:

Понимаю, что по абсолютной шкале это не очень, но если принять во внимание, что я делал это один, без какой либо помощи (в т.ч. без держателей и кронштейнов), второй раз в жизни и не совсем подходящим для этого инструментом, то неплохо. По крайней мере, меня это устроило, а для меня это самый главный показатель качества. Здесь на картинке показан финальный вариант спайки. Можно уточнить, что была спаяна центральная жила, после чего я облепил её снятым во время зачистки кабеля плавленным полиэтиленом (для большего выдерживания сопротивления), после чего обмотал это дело лентой ФУМ. После спайки экранов всё место разрыва я также залил клеем из термопистолета.

Т.к. структурная прочность антенны была потеряна, я, после долгих поисков, приобрёл капроновый «хозяйственный шнур» производства Сибшнур диаметром 6 мм, закрепил его внутри корпуса с трансформатором к той же пластиковой пластине, к которой крепится тросик-излучатель. Фидер примотал к шнуру изолентой так, чтобы при натягивании он висел более-менее ровно без провисов.

С учётом всех проблем, с которыми пришлось столкнуться (поиск материалов, выбор решений, работа и т.д.) ремонт и монтаж антенны обратно заняли около 4 месяцев. При этом самым бесящим моментом были поиск материалов и инструмента. Нужно было большое количество мелких, не связанных между собой вещей: ЛТИ-120, капроновый шнур, клей БФ, разъём PL-259, термопистолет с клеем, дрель с нужным сверлом, зажим для троса…

Сразу после того, как я повесил антенну, наступило разочарование. Резонансов не было от слова «вообще». Создавалось впечатление, что до полотна антенны сигнал вообще не доходит. Ситуация осложнялась тем, что я не удосужился замерить сопротивление между центральной жилой и экраном когда антенна была новой, дабы знать, что я должен был видеть (антенна замкнута по постоянному току, поэтому частично проверить её целостность можно простым мультиметром). Проблема оказалась в разъёме: из 18 ом сопротивления, замеренного на разъёме у трансивера, 15 приходилось на линию от трансивера до разъёма на крыше. Понятное дело, что 17 метров стального коаксиала плюс разъём не могут иметь сопротивление 3 ома я понял, что нужно менять разъём. Выматерившись что в городе не найти нормальных накручивающихся на кабель коннекторов (я изначально купил разъём под обжим и, т.к. нечем было обжимать, просто пропаял его хорошенько), со второй попытки в совершенно левом месте случайно нашёл правильный коннектор. Для его монтажа пришлось паять прямо на чердаке, но результат оправдал ожидания — сопротивление увеличилось, а вместе с ним вернулись и резонансы. Но т.к. при сборке и особенно монтаже антенны я пренебрёг истиной «Семь раз отмерь — один раз отрежь», выяснилось, что резонансы уехали ещё ниже, и теперь находились вообще вне любительских диапазонов.

Пришлось снимать антенну, укорачивать её прямо на месте на глаз, после чего снова вешать обратно. при этом должен сказать, что снятие и обратное крепление антенны — колоссальный гемор, связанный с необходимость брать стремянку, забираться по ней на дерево, откручивать крепление там, потом процедура по откреплению антенны от гусака на крыше… В общем, дико бесит.

Но самое главное, что после отрезания «лишних» полутора метров от излучателя стало лучше. КСВ на некоторых диапазонах стало больше, чем было до ремонта (на 40м, например: было 1.2, стало 2). Однако совершенно внезапно (видимо, из-за изменения соотношения плеч диполя) исправно заработал диапазон 15м: КСВ там упало до 1.2, и работать он стал чуть ли не лучше всех остальных. Как бы там ни было, меня такое положение всё равно устраивало: антенна после моего ремонта излучала, а это было самым главным.

Казалось бы, молния не ударяет два раза в одно и то же место, но только не в моём случае. Вернувшись с работы в прошлую пятницу и включив трансивер я заметил, что приём стал значительно хуже: выше 8 МГц не было вообще ничего слышно. Я списал это на плохое прохождение. Но на следующий день, выйдя на улице для инспекции антенны, я обнаружил свежевыкопанную траншею под тем местом, где она проходила, свисающие с крыши и дерева куски антенны, а на крыше — погнутый гусак. Т.е. копавший яму ублюдок каким-то образом умудрился порвать антенну, висевшую на уровне высоты фонаря уличного освещения. В результате на ближайшие 4 месяца (до тех пор пока не сойдёт снег на крыше) я снова остаюсь без антенны, по крайней мере для коротких волн. После предстоит процедура ремонта последней не ремонтированной в антенне части — тросика-излучателя. Всё, что делал и ремонтировал я, к собственной чести, было в целости. Также непонятно кто и как будет восстанавливать гусак, к которому антенна крепилась. Судя по всему, делать это придётся мне, как человеку, которому больше всех надо даже не смотря на то, что к этому гусаку была примотана стойка с кучей телевизионных антенн.

Вот такой печальный конец у истории. Вообще даже не знаю, продолжать ли с КВ, с которым мне так хронически не везёт, или начать заниматься УКВ, спутниками и прочей подобной дрянью.

users.livejournal.com

Антенна WINDOM на все КВ диапазоны. — Антенны — СХЕМЫ — Статьи

Антенна Wiridom относится к очень простым многодиапазонным конструкциям с неплохими параметрами. Свое название она получила еще на заре любительской КВ-связи по имени американского коротковолновика Лорена Виндома (Loren Windom, W8GZ), впервые предложившего ее конструкцию. Другое ее название — антенна со сдвинутой от центра точкой питания (off center feed antenna).

В свое время указанная антенна WINDOM была очень распространена среди коротковолновиков. Как правило, выходные каскады передатчиков были однотактными и имели небольшую мощность, которой, с учетом существовавшей тогда идеальной «помеховой» обстановки в эфире, вполне хватало для связи с другими континентами. Для советских коротковолновиков с конца 40-х годов прошлого столетия указанная антенна больше знакома под названием «американка» (по-видимому, по названию страны, в которой она впервые появилась).

В то далекое время коаксиальные кабели были еще очень мало распространены, и Windom запитывалась однопроводным фидером, что, конечно, подкупало простотой и доступностью. Тем не менее, однопроводное питание имеет и существенный минус-требуется хорошая «радиотехническая земля» или наличие определенного количества противовесов, иначе, как правило, возникают помехи телевизионному приему (TVI). К счастью, телевидение тогда только зарождалось и было большой редкостью. Многочисленные эксперименты с указанной антенной показали, что если точку запитки сдвинуть от конца полотна антенны на 0,18l, входное сопротивление антенны составит около 300 Ом, что и позволяет подключить однопроводный фидер. К тому же, довольно скоро выяснилось: если подобрать положение точки питания этой антенны, она становится многодиапазонной. В послевоенное время в радиолюбительской литературе публиковалось множество статей, посвященных конструкции и наладке этих антенн, из которых наиболее «знаменитая» — VS1АА. 

Антенна WINDOM на все КВ диапазоны.

www.ra4a.ru

2-3. Антенна «виндом» | RadioUniverse

Простейшая антенна (рис. 2-9) известна под названием «виндом». Резонансная длина этого полуволнового вибратора определяется по формуле $$l[м]=\frac{142500}{f[кгц]}.$$

Характерным для рассматриваемой антенны является то, что питание происходит по однопроводной линии любой длины.

Волновое сопротивление этой линии в первую очередь зависит от диаметра провода, а также в некоторой степени определяется окружающей обстановкой (дома, деревья и т. д.).

При использовании провода диаметром около 1,5 мм волновое сопротивление линии равно приблизительно 600 ом. Необходимо подключить линию передачи к вибратору таким образом, чтобы она оказалась согласованной с входным сопротивлением антенны. Точка, подключения линии передачи, где входное сопротивление антенны приблизительно 600 ом, находится на расстоянии λ/6 — λ/7 от конца провода и уточняется экспериментально. Простейший способ определения точки подключения линии передачи к антенне заключается в том, что линия передачи делается длиннее, чем это необходимо, по крайней мере на λ/4 и этот отрезок линии располагается таким образом, чтобы вдоль него удобно было производить измерение протекающего по нему высокочастотного тока. Соответственным образом перемещая точку подключения, добиваются того, чтобы высокочастотный ток имел одно и то же значение во всех точках измерения. Сама величина тока не имеет значения, и поэтому не следует стремиться получить максимальное значение тока. В том случае, когда по линии передачи протекает какой-то средний ток, имеющий постоянную величину вдоль нее, можно считать, что в линии нет стоячих волн, убрать λ/4 отрезок и считать согласование однопроводной линии законченным.

Так как проводить измерение тока в нескольких точках не совсем удобно (это требует разрыва линии передачи), то можно измерять высокочастотное напряжение вдоль линии передачи с помощью высокочастотной головки лампового вольтметра; при этом не следует добиваться равенства напряжения во всех точках. Антенна «виндом» может быть связана с колебательным контуром оконечной ступени передатчика через емкость, подсоединенную к отводу от катушки индуктивности, но при таком виде связи происходит существенное излучение высших гармоник. Поэтому рекомендуется применять для связи антенны с контуром оконечной ступени или промежуточный контур (рис. 2-10), или П-контур (рис. 2-12). Как в случае емкостной связи, так и в случае подключения линии питания к промежуточному контуру следует выбирать точку подключения таким образом, чтобы обеспечивалось согласование волнового сопротивления линии питания, равного 600 ом, с сопротивлением контура. Поэтому в первую очередь путем перемещения точки подключения к контуру или же настройкой П-контура добиваются отсутствия стоячих волн в линии, а затем уже для точного согласования перемещают точку подключения линии к антенне, добиваясь устранения стоячих волн.

Рассмотренные выше антенны «виндом» в основном применяются в тех случаях, когда передатчик находится в непосредственной близости от передающей антенны. В случае, если требуется провести линию питания через комнату и вообще когда требуется большая протяженность линии передачи, для того чтобы не происходило изменения волнового сопротивления линии (рис. 2-11), используется коаксиальный кабель (С и L3 имеют такие же параметры, что и антенна с промежуточным контуром; L2 = L4 [3 витка], диаметр катушки 30 мм; L2 с L1 и L4 с L3 имеют сильную индуктивную связь).

Антенна «виндом» в основном применяется как однодиапазонная, но одним из радиолюбителей была предложена многодиапазонная антенна «виндом». У такой антенны диаметр провода линии передачи меньше, чем диаметр провода антенны, — например, если провод, из которого сделана антенна, имеет диаметр 2 мм, то линия передачи 1 мм (соотношение диаметров 2 : 1). На рис. 2-12 изображена такая компромиссная антенна «виндом» со всеми необходимыми размерами. Эта антенна может применяться на всех любительских диапазонах, но следует учитывать некоторую неточность согласования.

Многодиапазонная антенна «виндом» в диапазоне 80 м работает как полуволновый вибратор; в 40 м диапазоне — как волновый вибратор; в диапазоне 20 м по длине вибратора умещается 2 длины волны; в 15 м диапазоне — 3 длины волны, и в диапазоне 10 м — 4 длины волны. При этом диаграмма направленности изменяется соответственно (рис. 2-1). Связь антенны с оконечным каскадом передатчика осуществляется через П-контур (рис. 2-12).

Другая разновидность многодиапазонной антенны «виндом» показана на рис. 2-13. У этой антенны линия передачи должна иметь длину от 10 до 15 м, а связь с выходным каскадом осуществляется также при помощи П-контура. В диапазоне 80 м эта антенна работает не как антенна «виндом»; однопроводная линия питания в этом случае сама действует как четвертьволновый вибратор, малая протяженность которого в некоторой степени компенсируется удлиняющей емкостью горизонтального вибратора. П-контур дает возможность получить резонанс на рабочей частоте. В диапазоне 80 м такая антенна имеет приблизительно круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. В диапазоне 40 м в горизонтальной плоскости антенна имеет диаграмму направленности в виде восьмерки, как и полуволновая антенна «виндом», а в диапазонах 20, 15 и 10 м (1λ; 1,5λ и 2λ)диаграмма направленности в горизонтальной плоскости соответствует рис. 2-1. Высота подвеса антенны «виндом» над идеальной землей должна составлять по крайней мере λ/2. Линия передачи по крайней мере на расстоянии λ/4 должна висеть перпендикулярно проводу антенны. Точное согласование антенны может быть обеспечено только в том случае, когда поиск точки подключения линии передачи к антенне производится на окончательно выбранной высоте подвеса

Однопроводная линия питания антенны «виндом» является простейшим видом согласованной линии передачи. Ее волновое сопротивление в большой мере зависит от внешних воздействий и поэтому не может быть точно определено. Поэтому для питания антенны по линиям передачи большой протяженности следует предпочитать двухпроводные линии передачи; правда, в этом случае согласование линии передачи с антенной может быть достигнуто только для одного из любительских диапазонов.

www.radiouniverse.ru

Антенна WINDOM — Антенны КВ и УКВ — НАМские статьи

ВСЁ (ИЛИ ПОЧТИ ВСЕ) ПРО WINDOM

В.БАШКАТОВ, USOIZ, г.Горловка, Донецкой обл.

Антенна Wiridom относится к очень простым мнопэдиапазонным
конструкциям с неплохими параметрами. Свое название она получила еще на
заре любительской КВ-связи по имени американского коротковолновика
Лорена Виндома (Loren Windom, W8GZ), впервые предложившего ее
конструкцию (рис.1). Другое ее название — антенна со сдвинутой от
центра точкой питания (off center feed antenna).


Рис. 1

В
свое время указанная антенна была очень распространена среди
коротковолновиков. Как правило, выходные каскады передатчиков были
однотактными и имели небольшую мощность, которой, с учетом
существовавшей тогда идеальной «помеховой» обстановки в эфире, вполне
хватало для связи с другими континентами. Для советских
коротковолновиков с конца 40-х годов прошлого столетия указанная
антенна больше знакома под названием «американка» (по-видимому, по
названию страны, в которой она впервые появилась).

В то далекое
время коаксиальные кабели были еще очень мало распространены, и Windom
запитывалась однопроводным фидером, что, конечно, подкупало простотой и
доступностью. Тем не менее, однопроводное питание имеет и существенный
минус-требуется хорошая «радиотехническая земля» или наличие
определенного количества противовесов, иначе, как правило, возникают
помехи телевизионному приему (TVI). К счастью, телевидение тогда только
зарождалось и было большой редкостью. Многочисленные эксперименты с
указанной антенной показали, что если точку запитки сдвинуть от конца
полотна антенны на 0,18l, входное
сопротивление антенны составит около 300 Ом, что и позволяет подключить
однопроводный фидер. К тому же, довольно скоро выяснилось: если
подобрать положение точки питания этой антенны, она становится
многодиапазонной. В послевоенное время в радиолюбительской литературе
публиковалось множество статей, посвященных конструкции и наладке этих
антенн, из которых наиболее «знаменитая» — VS1АА. Эта антенна хорошо
работает на 80,40,20 и 10 м (рис. 2).


Рис.2

Неэкранированный
фидер антенны VS1AA значительную часть подводимой мощности излучает
сам. Если длина фидера равна длине полотна, им излучается до 30%
подводимой мощности. Кроме того, для нормальной работы антенны, как
было сказано выше, требуется хорошее заземление, которое очень не
просто реализовать в условиях современной жилищной застройки. По этим
причинам антенна Windom с однопроводным питанием в настоящее время
практически не применяется.

После того как в радиолюбительской
среде коаксиальные кабели получили широкое распространение, на смену
Windom пришли многодиапазонные антенны типа W3DZZ и др.

Однако
законы диалектики гласят, что все возвращается на круги своя по спирали
развития, т.е. на более высоком уровне, что и произошло с антенной
Windom. С появлением качественных широкополосных трансформаторов на
ферритовых кольцевых магнитопроводах интерес к Windom возродился вновь.
Если подать питание на Windom по коаксиальному кабелю, а между кабелем
и антенной включить согласующее устройство в виде трансформатора, можно
получить простую в настройке многодиапазонную антенну, в которой
отсутствуют сосредоточенные элементы (конденсаторы и катушки
индуктивности), как в антенне W3DZZ. Модернизированный вариант антенны
VS1AA с питанием коаксиальным кабелем показан на рис.3. Здесь для
согласования антенны с волновым сопротивлением кабеля применяется
ВЧ-трансформатор, выполненный на тороидальном сердечнике с ферритовым
магнитопроводом марки 20…30ВЧ (или аналогичный) размерами 50х25х10
мм. Намотка выполняется двумя параллельными проводами с хорошей
высокочастотной изоляцией (можно применять провод от кабеля РК со
снятым экраном). Сечение провода должно быть не менее 2 мм , число
витков — 2х7, начало одного провода соединяется с концом другого и с
оплеткой кабеля, образуя среднюю точку. Строго говоря, подключение
кабеля РК75 или РК50 к антенне неравнозначно, но сопротивление антенны
Windom на различных КВ-диапазонах не всегда равно 300 Ом, поэтому
согласование осуществляется с определенной долей приближения.


Рис.3

Простота
и неплохие параметры антенны Windom особенно подкупают начинающих
радиолюбителей. Дело дошло до того, что ее усовершенствованный вариант
стали выпускать некоторые предприятия. Например, немецкая фирма Fritzel
изготавливает антенну FD4 (рис.4). Как видно из этого рисунка, для
лучшего согласования антенна бывает двух размеров: один — для работы в
SSB-участке, другой — для работы CW (размеры даны в скобках).


Рис. 4
Антенна FD4 питается коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50
Ом, хотя не представляет никаких проблем запитать ее и кабелем РК75 (об
этом будет сказано ниже). Немаловажен и тот факт, что антенна имеет
низкую стоимость. Для согласования и симметрирования антенны
применяется широкополосный согласующий трансформатор типа balun
(рис.5), имеющий коэффициент трансформации 1:6, чем и обеспечивается
согласование входного сопротивления 300 Ом с коаксиальным 50-омным
кабелем.
Рис.5 При этом коэффициент трансформации определяется с помощью следующего выражения:

где Z1 -сопротивление обмотки со стороны подключения фидера;

Z2 -сопротивление обмотки со стороны подключения антенны; n — отношение числа витков обмоток (первичной ко вторичной).

Необходимо
заметить, что применение отвода с конструктивной точки зрения не очень
удобно. К тому же, получить точный коэффициент трансформации на
практике не удается, да и как было сказано выше, в этом нет
необходимости. Если применяется кабель с волновым сопротивлением 75 Ом,
коэффициент трансформации должен быть равен 1:4, и не требуется отвод,
показанный на рис.5.

Итальянский коротковолновик IK3CLX провел
множество экспериментов с самодельной антенной FD4, запитывая ее
коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом.

В качестве
ВЧ-трансформатора он использовал кольцевой мапчитопровод из
карбонильного железа с начальной магнитной проницаемостью 10, но можно
было использовать и ферритовый магмитопровод с начальной проницаемостью
20…30. Габаритные размеры кольцевого магнитопровода: D=5,2 CM, d=3,2
см, Н=1,4 см (соответственно внешний и внутренний диаметры и толщина
кольца). При использовании кольца из феррита число витков
трансформатора уменьшается до 8, и отвод делается от 6-го витка.
Сечение, а следовательно, и габариты кольца напрямую зависят от
мощности, которую необходимо «закачать» в антенну. Проверено, что 1 см2
сечения феррита способен пропускать (трансформировать) без повреждения
мощность до 0,3 кВт. Однако, как показал опыт эксплуатации ферритов в
качестве согласующих устройств в антенных системах, больше всего
подвержены повреждению при ударах молнии именно ферриты марки ВЧ.
Трансформатор на карбонильном железе имеет 2х10 витков провода в
хорошей фторопластовой изоляции. Намотка на кольце выполнена бифилярно,
отвод сделан от 8-го витка. Экран коаксиального кабеля РК50 длиной 35 м
подсоединяют клевому проводу (рис.5) первичной обмотки трансформатора
Т1, а центральную жилу кабеля — к отводу. Измерения КСВ в полосе частот
КВ-диапазонов от 1,5 до 30 МГц дали результаты, приведенные в табл.1.

Таблица 1.

Диапазоны, МГц

КСВ

1,8; 7,0; 14,0; 18,0; 24,0; 28

<2

3,5; 21.0

2…3

10,0

3,2


Не
следует забывать, что КСВ, равный 3, вполне приемлем, т.к. в этом
случае из-за рассогласования теряется только 25% мощности передатчика.
С таким КСВ многие аппараты, в том числе и импортного производства (со
встроенным в трансивер тюнером), имеющие транзисторный ШПУ, вполне
работоспособны.

Одной из разновидностей антенны Windom является
«Двойной Windom», которая представляет собой конструкцию из двух антенн
с разной длиной полотен. Подробные исследования этой антенны провели
немецкие коротковолновики DL1ВВС и DJ7SH (рис.6).


Рис. 6
Длинное полотно подвешено горизонтально на высоте 8 м от земли, а
короткое — наклонно, с углом раскрыва при вершине около 100°. При
указанных на рис.6 размерах антенна работает на всех КВ-диапазонах (в
том числе и на WARC). Антенна «Двойной Windom» запитывается
коаксиальным кабелем сопротивлением 50 Ом через ВЧ-трансформатор с
коэффициентом трансформации 1:6. Если антенну запитывать кабелем 75 Ом,
коэффициент транформации должен быть 1:4.

Значения КСВ для указанной антенны приведены в табл.2.

Как
видно из этой таблицы, значения КСВ на всех диапазонах, включая WARC,
приблизительно одинаковы и меньше 2 (за исключением 40-метрового
диапазона, на котором КСВ достигает 11).

Табл.2

Диапазон, МГц

КСВ

3,5…3,8

1,05…11,45

7,0…7,1

11,4…1,6

10,1…10.15

<1.25

14,0…14,3

1,2… 1,55

18,05…18,17

<1,2

21,0…21,5

1,2…1,5

24,96…25,1

1,4…1,3

28.0…29,7

<1,2


Как
было сказано выше, антенна Windom имеет входное сопротивление, близкое
к 300 Ом, а волновое сопротивление самых распространенных коаксиальных
кабелей — 50 и 75 Ом, поэтому можно подключить такую антенну к
транcиверу с помощью специально рассчитанной двухпроводной воздушной
линии, или используя согласующий трансформатор с коэффициентом
трансформации 1:4. Ниже приводится два варианта подключения антенны
Windom к коаксиальному фидеру.

В первом варианте согласующий
трансформатор одновременно является симметрирующим, и его изготавливают
из куска кабеля РК75 (из того же кабеля, что и основной фидер).
Конструктивно согласующий трансформатор представляет собой бухту кабеля
диаметром 10… 15 см, которая содержит 3…4 витка. Витки бухты кабеля
фиксируют скотчем. Схема соединения согласующего трансформатора
показана на рис.7.


Рис.7 Измеренные значения КСВ на различных КВ-диапаэонах приведены в табл.3.

На WARC-диапазонах испытания антенны не проводились.

Табл.3

Диапазон, МГц

3,5

7,0

14.0

28

КСВ

<1,8

<1,1

<1,3

<12,5


Второй
способ согласования антенны Windom с коаксиальным кабелем- применение
широкополосного трансформатора, выполненного на ферритовом стержне (или
нескольких сложенных вместе стержнях) от магнитной антенны
радиоприемника (рис. 8). При отсутствии стандартного ферритового кольца
можно рекомендовать самодельную конструкцию, состоящую из определенным
образом сложенных в пакет плоских ферритовых стержней от магнитных
антенн радиоприемников. При этом образуется прямоугольный ферритовый
сердечник, применяемый для изготовления широкополосного трансформатора.
Конструкция самодельного трансформатора понятна из рис.8.


Рис. 8
Для его изготовления сердечник обматывается изолентой, и поверх него
наматывают 10 витков сложенного вдвое медного провода в хорошей
изоляции. Затем конец катушки L1 соединяют с началом катушки L2,
образуя точку В, к которой подключается оплетка кабеля РК75.
Центральная жила кабеля подключается к концу катушки L2, к которому
также подключается длинный луч антенны (точка С). К началу катушки 11
подключают короткий луч антенны (точка А). Все соединения выполняют
пайкой с креплением выводов на изолированной пластине из изоляционного
материала (текстолит, гетинакс) толщиной 10… 15 мм, к которой крепят
лучи антенны. КСВ такой антенны, как правило, не превышает 2.

Для
устранения антенного эффекта фидера и, соответственно, TVI, можно
рекомендовать использовать еще один эффективный апериодический balun
дроссельного типа. Суть его заключается в том, что питающий антенну
фидер свивается в бухту в виде плоской катушки, скрепленной скотчем.
Поданным экспериментов американского коротковолновика W7EL, для
многоциапазонного варианта антенны с питанием коаксиальным кабелем
внешним диаметром от 5 до 11 мм (марка кабеля не критична), в диапазоне
частот 3,5…30 МГц число витков в бухте должно равняться 7, а общая
длина кабеля в бухте — Зм.

Литература

1. С.Г.Бунин, Л.П.Яйленко. Справочник радиолюбителя-коротковоновика. — Киев: Техника, 1984.
2. KB журнал, 1994, N2, С.42.
3. KB журнал, 1992, N1, С.26.
4.CQDL,1983,N9,C.427.
5. Радиоаматор, 1993, NN5…7, С.42

us0kf.ucoz.ru