Антенны кв проволочные многодиапазонные – Многодиапазонная вертикальная антенна — Антенны КВ

Многодиапазонная проволочная антенна Open Sleeve

Антенны

Главная  Радиолюбителю  Антенны


Мечта многих радиолюбителей — построить простую антенну, работающую на всех любительских КВ-диапазонах. Однако это не простая задача. Сложные высоконаправленные КВ-антенны весьма дороги и в лучшем случае выполнимы не ниже диапазона 40 метров. Наиболее доступное решение — это проволочные диполи. А как сделать дипольную антенну на все или хотя бы на большую часть любительских КВ-диапазонов? Оказывается, такие решения есть.

Самый известный и популярный вариант — многодиапазонная антенна «Inverted V», которую российские радиолюбители по-деревенски окрестили «инвертером», хотя никакого инвертера в ней нет, просто своё английское название «перевёрнутое V» она получила за сходство с перевёрнутой буквой V.

Такую антенну, состоящую из нескольких проволочных диполей на разные диапазоны, можно подключить через симметрирующий дроссель к общему кабелю питания 50 Ом и хорошо согласовать. Для установки антенны нужна всего одна точка подвеса (мачта) в её средней части. Антенна лучше настраивается, если диполи разных диапазонов разнесены по кругу, а не висят в одной плоскости. При расположении проводников в одной плоскости их необходимо разносить веером по вертикали, что требует много точек крепления оттяжек.

Как и все горизонтальные диполи, антенна «Inverted V» при низком подвесе имеет большой угол максимального излучения в зенит и малопригодна для дальних связей. Но на трассах от 100 до 3000 км работает хорошо и имеет практически круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. При размещении такой антенны на крыше многоэтажного дома у неё, кроме зенитных лепестков, появляются лепестки и под малыми углами излучения, что позволяет работать с dx-станциями.

Другой, но менее известный вариант — антенна «Open Sleeve».

Теория этой антенны описана у DL2KQ (Гончаренко И. В. «Антенны КВ и УКВ», ч. 3. — М.: «Радиософт», 2006, гл. 5.2.2 «Open Sleeve», с. 217).

Это проволочный диполь на нижний из рабочих диапазонов, так называемый «мастер-диполь», запитанный коаксиальным кабелем 50 Ом через симметрирующий трансформатор. Вокруг «мастер-диполя» на расстоянии нескольких сантиметров располагаются проволочные излучатели полуволновой длины, возбуждаемые на частотах их резонанса за счёт ёмкостной связи с «мастер-диполем» (рис. 1). Таких излучателей, растянутых параллельно «мастер-диполю», может быть 4, 5 и даже 6.

Рис. 1. «Мастер-диполь»

Необходимое расстояние (зазор) между «мастер-диполем» и дополнительными излучателями обеспечивают диэлектрические распорки — крестовые или дисковые (подходят болванки CD-дисков). Чтобы распорки не перемещались вдоль проводников и элементов растяжек, по обеим сторонам распорок установлены фиксаторы, например, обжимы из отрезков тонкостенной алюминиевой трубы (рис. 2). Короткие излучатели растягиваются между распорками посредством лески или кевларового шнура.

Рис. 2. Диэлектрические распорки

Автор смоделировал и затем изготовил эту антенну на диапазоны 80, 40, 20, 17, 15 и 10 метров из расплетённого телефонного полевого кабеля П-274. Для него расстояние излучателей до осевого «мастер-диполя» равно примерно 4 см.

На диапазоне 12 метров антенна не настраивалась из-за взаимодействия излучателя диапазона с кратными резонансами излучателей нижних диапазонов. На диапазоне 15 метров также немного мешает третий резонанс 40-метрового излучателя, давая лишний резонанс несколько выше по частоте, но с этой проблемой справиться удаётся.

Настройка антенны производится отдельно на каждом диапазоне (зависимость между настройкой отдельных излучателей незначительная, а вот от высоты подвеса над землёй настройка зависит сильно).

Сначала настраиваем «мастер-диполь» на диапазон 80 метров, подбирая его длину. Затем по очереди настраиваем в резонанс излучатели на 40, 20, 17, 15 и 10 метров, также подбором их длины. Минимального КСВ на резонансных частотах добиваемся, регулируя расстояние от «мастер-диполя» до настраиваемого излучателя (приближая — уменьшаем R антенны на частоте резонанса, где реактивная часть сопротивления X=0, удаляя — увеличиваем R). Таким образом, можно нащупать минимум КСВ, соответствующий 50 Ом. Желательно придумать такую конструкцию диэлектрических распорок, которая позволяла бы оперативно регулировать расстояния и затем их фиксировать. Например, что-нибудь из двух дисков, поворачивающихся для зажима проводников в нужной канавке и скрепляемых двумя винтами (рис. 3).

Рис. 3. Конструкция диэлектрических распорок

Автор применял крестовые распорки, сверлил в них отверстия диаметром 3 мм, и процедура продевания в них проводников занимала много времени. Все излучатели натягивались капроновыми лесками или кевларовыми (арамидными) шнурами диаметром 2 мм параллельно «мастер-диполю». Для ускорения процедуры настройки нужно оставлять небольшие (100…200 мм) свисающие хвостики проводников излучателей, которые откусываются при настройке. Концы лески завязываются надёжным «рыбацким» узлом. Однако замечено, что даже леска диаметром 2 мм постепенно удлиняется, в отличие от «полёвки», и стройная конструкция антенны со временем перекашивается. В этом отношении очень хорошо ведут себя кевларовые шнуры.

Число распорок выбирается из практических соображений, у меня их было девять. Опыт эксплуатации показал, что в центре антенны лучше ставить две распорки и подключать кабель питания между ними. Кроме того, при сильных порывах ветра концы антенны могут закручиваться вокруг оси, полностью нарушив настройку антенны. Этого не произойдёт, если к нижним концам крайних распорок подвесить небольшие стабилизирующие грузики. У меня это были свободно свисающие полоски оргстекла сечением 5×10 мм и длиной 10 см.

На фотографии рис. 4 видно, как выглядит антенна на пять диапазонов. Крестовины изготовлены из капролона. Излучатель на диапазон 10 метров в первой конструкции не использовался, грузиков тоже ещё не было. Антенна установлена на двух мачтах высотой по 6 м на крыше 17-этажного дома. Симметрирующий дроссель — это шесть витков кабеля питания, намотанных на кольцевом магнитопроводе из феррита марки 600НН.

Рис. 4. Антенна на пять диапазонов

Расстояние между мачтами должно быть не менее длины «мастер-диполя», т. е. около 40 м. Диаграмма направленности антенны — как у обычного горизонтального полуволнового диполя.

На изготовление антенны потребовалось 50 м двойного телефонного кабеля П-274, 80 м кевларового шнура или капроновой лески диаметром 2 мм, десять распорок, три изолятора и одно большое ферритовое кольцо.

Моделирование показало, что эту антенну можно выполнить подобно антенне «Inverted V», направив её концы к земле. Этот вариант требует для подвеса всего одну мачту и две точки крепления оттяжек плеч. При моделировании удалось настроить её на диапазоны 80, 40, 20, 17 и 10 метров. На 15 и 12 метров излучатели настроить не удаётся.

В отличие от антенны «Inverted V», все излучатели располагаются в одной плоскости, что существенно облегчает её размещение на крыше или на дачном участке. Диаграммы направленности — как у «Inverted V».

Единственное отличие между антеннами «Open Sleeve» и «Inverted V» — более узкая полоса частот на верхних диапазонах первых. Увеличение диаметра проводников приводит к необходимости увеличить расстояние между ними, но полосу частот не расширяет. Однако полоса частот 100…150 кГц при КСВ

В текущий летний сезон предстоит проверить её практически на дачном участке при использовании мачты высотой 10 м. Кто построит и испытает её раньше — пишите.

Трёхлетний опыт эксплуатации этой антенны на крыше 17-этажного здания показал неэффективность подвешивания грузиков: порывы ветра забрасывали их вверх, и антенна всё равно перекручивалась. Гораздо надёжнее — оттянуть тонкой леской нижние концы крайних крестовин к крыше.

Файлы в формате *.maa для самостоятельного изучения свойств описанной антенны находятся здесь.

Автор: Владислав Щербаков (RU3ARJ), г. Москва

Дата публикации: 21.08.2017

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

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

www.radioradar.net

Многодиапазонная проволочная антенна Open Sleeve

 Многодиапазонная проволочная антенна

Мечта многих радиолюбителей — построить простую антенну, работающую на всех любительских КВ-диапазонах. Однако это непростая задача. Сложные высоконаправленные КВ-антенны весьма дороги и в лучшем
случае выполнимы не ниже диапазона 40 метров. Наиболее доступное решение — это проволочные диполи. А как сделать дипольную антенну на все или хотя бы на большую часть любительских КВ-диапазонов?
Оказывается, такие решения есть.

 

Самый известный и популярный вариант — многодиапазонная антенна «Inverted V», которую российские радиолюбители по-деревенски окрестили «инвертером», хотя никакого инвертера в ней нет, просто своё
английское название «перевёрнутое V» она получила за сходство с перевёрнутой буквой V.

 

Такую антенну, состоящую из нескольких проволочных диполей на разные диапазоны, можно подключить через симметрирующий дроссель к общему кабелю питания 50 Ом и хорошо согласовать. Для установки
антенны нужна всего одна точка подвеса (мачта) в её средней части. Антенна лучше настраивается, если диполи разных диапазонов разнесены по кругу, а не висят в одной плоскости. При расположении
проводников в одной плоскости их необходимо разносить веером по вертикали, что требует много точек крепления оттяжек.

 

Как и все горизонтальные диполи, антенна «Inverted V» при низком подвесе имеет большой угол максимального излучения в зенит и малопригодна для дальних связей. Но на трассах от 100 до 3000 км
работает хорошо и имеет практически круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. При размещении такой антенны на крыше многоэтажного дома у неё, кроме зенитных лепестков,
появляются лепестки и под малыми углами излучения, что позволяет работать с dx-станциями.

 

Другой, но менее известный вариант — антенна «Open Sleeve».

 

Теория этой антенны описана у DL2KQ (Гончаренко И. В. «Антенны КВ и УКВ», ч. 3. — М.: «Радиософт», 2006, гл. 5.2.2 «Open Sleeve», с. 217).

 

Это проволочный диполь на нижний из рабочих диапазонов, так называемый «мастер-диполь», запитанный коаксиальным кабелем 50 Ом через симметрирующий трансформатор. Вокруг «мастер-диполя» на
расстоянии нескольких сантиметров располагаются проволочные излучатели полуволновой длины, возбуждаемые на частотах их резонанса за счёт ёмкостной связи с «мастер-диполем» (рис. 1). Таких
излучателей, растянутых параллельно «мастер-диполю», может быть 4, 5 и даже 6.

 

Рис. 1. «Мастер-диполь»

 

Необходимое расстояние (зазор) между «мастер-диполем» и дополнительными излучателями обеспечивают диэлектрические распорки — крестовые или дисковые (подходят болванки CD-дисков). Чтобы распорки
не перемещались вдоль проводников и элементов растяжек, по обеим сторонам распорок установлены фиксаторы, например, обжимы из отрезков тонкостенной алюминиевой трубы (рис. 2). Короткие излучатели
растягиваются между распорками посредством лески или кевларового шнура.

 

Рис. 2. Диэлектрические распорки

 

Автор смоделировал и затем изготовил эту антенну на диапазоны 80, 40, 20, 17, 15 и 10 метров из расплетённого телефонного полевого кабеля П-274. Для него расстояние излучателей до осевого
«мастер-диполя» равно примерно 4 см.

 

На диапазоне 12 метров антенна не настраивалась из-за взаимодействия излучателя диапазона с кратными резонансами излучателей нижних диапазонов. На диапазоне 15 метров также немного мешает третий
резонанс 40-метрового излучателя, давая лишний резонанс несколько выше по частоте, но с этой проблемой справиться удаётся.

 

Настройка антенны производится отдельно на каждом диапазоне (зависимость между настройкой отдельных излучателей незначительная, а вот от высоты подвеса над землёй настройка зависит сильно).

 

Сначала настраиваем «мастер-диполь» на диапазон 80 метров, подбирая его длину. Затем по очереди настраиваем в резонанс излучатели на 40, 20, 17, 15 и 10 метров, также подбором их длины.
Минимального КСВ на резонансных частотах добиваемся, регулируя расстояние от «мастер-диполя» до настраиваемого излучателя (приближая — уменьшаем R антенны на частоте резонанса, где реактивная
часть сопротивления X=0, удаляя — увеличиваем R). Таким образом, можно нащупать минимум КСВ, соответствующий 50 Ом. Желательно придумать такую конструкцию диэлектрических распорок, которая
позволяла бы оперативно регулировать расстояния и затем их фиксировать. Например, что-нибудь из двух дисков, поворачивающихся для зажима проводников в нужной канавке и скрепляемых двумя винтами
(рис. 3).

 

Рис. 3. Конструкция диэлектрических распорок 

Автор применял крестовые распорки, сверлил в них отверстия диаметром 3 мм, и процедура продевания в них проводников занимала много времени. Все излучатели натягивались капроновыми лесками или
кевларовыми (арамидными) шнурами диаметром 2 мм параллельно «мастер-диполю». Для ускорения процедуры настройки нужно оставлять небольшие (100…200 мм) свисающие хвостики проводников излучателей,
которые откусываются при настройке. Концы лески завязываются надёжным «рыбацким» узлом. Однако замечено, что даже леска диаметром 2 мм постепенно удлиняется, в отличие от «полёвки», и стройная
конструкция антенны со временем перекашивается. В этом отношении очень хорошо ведут себя кевларовые шнуры.

 

Число распорок выбирается из практических соображений, у меня их было девять. Опыт эксплуатации показал, что в центре антенны лучше ставить две распорки и подключать кабель питания между ними.
Кроме того, при сильных порывах ветра концы антенны могут закручиваться вокруг оси, полностью нарушив настройку антенны. Этого не произойдёт, если к нижним концам крайних распорок подвесить
небольшие стабилизирующие грузики. У меня это были свободно свисающие полоски оргстекла сечением 5×10 мм и длиной 10 см.

 

На фотографии рис. 4 видно, как выглядит антенна на пять диапазонов. Крестовины изготовлены из капролона. Излучатель на диапазон 10 метров в первой конструкции не использовался, грузиков тоже ещё
не было. Антенна установлена на двух мачтах высотой по 6 м на крыше 17-этажного дома. Симметрирующий дроссель — это шесть витков кабеля питания, намотанных на кольцевом магнитопроводе из феррита
марки 600НН.

 

Рис. 4. Антенна на пять диапазонов

Расстояние между мачтами должно быть не менее длины «мастер-диполя», т. е. около 40 м. Диаграмма направленности антенны — как у обычного горизонтального полуволнового диполя.

 

На изготовление антенны потребовалось 50 м двойного телефонного кабеля П-274, 80 м кевларового шнура или капроновой лески диаметром 2 мм, десять распорок, три изолятора и одно большое ферритовое
кольцо.

 

Моделирование показало, что эту антенну можно выполнить подобно антенне «Inverted V», направив её концы к земле. Этот вариант требует для подвеса всего одну мачту и две точки крепления оттяжек
плеч. При моделировании удалось настроить её на диапазоны 80, 40, 20, 17 и 10 метров. На 15 и 12 метров излучатели настроить не удаётся.

 

В отличие от антенны «Inverted V», все излучатели располагаются в одной плоскости, что существенно облегчает её размещение на крыше или на дачном участке. Диаграммы направленности — как у
«Inverted V».

 

Единственное отличие между антеннами «Open Sleeve» и «Inverted V» — более узкая полоса частот на верхних диапазонах первых. Увеличение диаметра проводников приводит к необходимости увеличить
расстояние между ними, но полосу частот не расширяет. Однако полоса частот 100…150 кГц при КСВ< 2 получается на всех диапазонах, что не так уж плохо!

 

В текущий летний сезон предстоит проверить её практически на дачном участке при использовании мачты высотой 10 м. Кто построит и испытает её раньше — пишите.

 

Трёхлетний опыт эксплуатации этой антенны на крыше 17-этажного здания показал неэффективность подвешивания грузиков: порывы ветра забрасывали их вверх, и антенна всё равно перекручивалась.
Гораздо надёжнее — оттянуть тонкой леской нижние концы крайних крестовин к крыше.

 

Файлы в формате *.maa для самостоятельного изучения свойств описанной антенны находятся здесь.

 

Автор:
Владислав Щербаков (RU3ARJ), г. Москва

См. также  Антенны КВ

r3rt.jimdo.com

qth.kz — Многодиапазонная антенна

Известная треугольная проволочная антенна «дельта » пользуется большой популярностью, но ее входное сопротивление не соответствует стандартному, поэтому возникают трудности согласования. Автор обсуждает эту проблему и предлагает свой вариант ее решения.

Многие коротковолновики используют антенну «дельта», рассчитанную на диапазон 80 метров, для работы на нескольких диапазонах. При этом полученные ими результаты резко отличаются друг от друга. Достаточно обратить внимание на то, что одна часть операторов использует непосредственное подключение кабеля к антенне, а другая — применяет трансформатор сопротивления 1:4. Хотя сопротивления при этом отличаются в 4 раза, обе категории сообщают о вполне хорошем согласовании. Такой парадокс говорит о том, что истина, т. е. входное сопротивление антенны, находится где-то посредине.

Вариант согласования с помощью фидерной линии путем подбора ее длины также нельзя назвать удачным. В этом случае достигают согласования только в точке подключения фидера к трансиверу, а на остальной его длине возникают значительные стоячие волны.

Для создания действительно многодиапазонного варианта антенны «дельта» необходимо выбрать такой периметр антенны, который лучше всего соответствует каждому диапазону. Существует достаточно хорошо проверенная формула для периметра замкнутых антенн:

L=306,3n/F,

где n — число длин волн, укладывающихся на периметре антенны; F — частота в МГц. Результаты расчетов периметра антенны для каждого диапазона сведены в таблицу.



Частота, МГц

3,5—3,8

7—7,1

10,1

14—14,35

18,068—18,31

21—21,45

24,89—25,14

28—29

Периметр, м

87,5—80,6

87,5—86,3

90,9

87,5—85,3

84,8—83,6

87,5—85,7

86,1-85,3

87,5—84,5

При анализе полученных данных сразу становится очевидной основная ошибка многих радиолюбителей, ис пользующих в многодиапазонном варианте периметр 84 метра. При таком периметре основная резонансная частота находится в середине SSB участка диапазона 80 метров. Однако на всех других диапазонах, за исключением диапазона 18 МГц, такой периметр не совпадает с расчетным. Антенна для них коротка, что приводит к появлению реактивной составляющей входного сопротивления. Оптимальным периметром для многодиапазонного варианта антенны будет что-то около 86 метров. Он точно попадает во все диапазоны, кроме 10 и 18 МГц, где антенна будет иметь входное сопротивление с небольшой реактивностью.

Резонансная частота на диапазоне 80 метров при таком периметре находится в телеграфном участке, но и в SSB участке антенна неплохо согласуется. Согласно всем справочным данным, входное сопротивление треугольника с периметром, равным одной длине волны, близко к 120 Ом. Такое сопротивление соответствует высоте подвеса от 0,2 длины волны и выше. При небольших высотах оно уменьшается до 80…90 Ом. Это касается основной частоты 3,5 МГц. На более высокочастотных диапазонах входное сопротивление увеличивается с ростом частоты от 140 Ом на 7 МГц до 200 Ом на 28 МГц. Таким образом, непосредственно подключая кабель с волновым сопротивлением 75 Ом к антенне, можно получить относительно хорошее согласование только на диапазоне 3,5 МГц. Кабель с сопротивлением 50 Ом, подключенный через трансформатор, повышающий сопротивление в отношении 1:4, обеспечит согласование выше 7 МГц.

Для получения нормального согласования на всех диапазонах требуется фидерная линия с волновым сопротивлением примерно 150 Ом. Такое сопротивление можно получить с помощью нестандартных трансформаторов 1:2 для кабеля 75 Ом и 1:3 для кабеля 50 Ом. Недостаток этих способов согласования — сложность размещения довольно тяжелого трансформатора на антенне и его защита. Оптимальным вариантом все же будет питание антенны линией с сопротивлением 150 Ом.

Автор использует симметричный фидер, изготовленный из двух отрезков кабеля с сопротивлением 75 Ом. Для изготовления линии два одинаковых отрезка кабеля складывают параллельно и скрепляют через каждые 0,5 метра скотчем. Оплетки кабелей в начале и в конце линии замкнуты между собой и никуда не подключены, а центральные проводники образуют симметричную линию с волновым сопротивлением 150 Ом (рис. 1). Кстати, если использовать 50-омный кабель, получим симметричную линию с сопротивлением 100 Ом, а если один кабель имеет сопротивление 75 Ом, а другой — 50 Ом, то имеем линию с сопротивлением 125 Ом. Такая линия некритична к размещению в пространстве и ее можно прокладывать так же, как обычный коаксиальный кабель.


Рис. 1

Между трансивером и линией нужно включить любое согласующее устройство с симметричным выходом или согласующий трансформатор с входным сопротивлением 50…75 Ом и выходным 150 Ом. Автор использует согласующий трансформатор, изготовленный на базе конструкции UA6CL (см. www.cqham.ru/tr.htm). Магнитопроводом служит кольцо 100х50х15 из феррита 2000НМ или 3000НМ. Можно использовать два магнитопровода от трансформаторов ТВС старых телевизоров.


Рис.2

Обмотка изготавливается из двух отрезков кабеля 50 Ом длиной 250…270 мм (рис. 2), сложенных вместе, вплотную друг к другу, и спаянных оплетками в точках 5, 6, А1—А5. Изготовленную обмотку надевают на магнитопровод и соединяют выводы согласно рис. 3.


Рис. 3

Трансформатор имеет несимметричный вход с сопротивлением 50 Ом и симметричный выход 50…200 Ом. Сопротивление симметричного выхода зависит от точки подключения входного кабеля. В этой конструкции рассчитано несколько точек для получения выходного сопротивления 75, 100, 125, 150, 175 и 200 Ом, которые коммутируются переключателем. Трансформатор Т1 совместно с переключателем S1 (рис. 4) расположен около трансивера.


Рис. 4

Положение точек подключения отводов А можно рассчитать по следующим формулам:

где L — полная длина линии; LA — расстояние от точки 5 до отвода А.

Результаты расчетов для линии с полной длиной L=250 мм указаны на рис. 2. При подключении входного кабеля в точку 6 получим выходное сопротивление 50 Ом, а в точку 5 — 200 Ом. Таким образом, конструкция обеспечивает входное сопротивление трансформатора 50 Ом на любом диапазоне, что важно для трансивера с ШПУ на выходе. При наличии тюнера необходимость в переключателе отпадает, так как достаточно сделать один отвод, рассчитанный на сопротивление 150 Ом. Антенна проверена на всех диапазонах от 80 до 10 метров. КСВ не превышает 1,4 с небольшим увеличением до 1,7 на 10 и 18 МГц. Точка питания самой антенны находится в одном из углов треугольника. В этом случае обеспечен плавный переход линия—антенна, что улучшает согласование. Длина линии значения не имеет. Большое достоинство антенны — полная симметрия всей системы относительно земли, что резко уменьшает наводки на все бытовые приборы, которые всегда имеют несимметричное питание. Достаточно сказать, что за год эксплуатации антенны с трансивером мощностью 200 Вт в городских условиях не получено ни одного замечания о помехах телевизорам и телефонам.

В заключение несколько слов о размещении антенны. Бытует устойчивое мнение, что излучение горизонтально расположенной «дельты» направлено вверх. Поэтому антенну стараются расположить вертикально или наклонно. RX3AX рекомендует расположить антенну горизонтально и невысоко. В этом случае появляется так называемый «щелевой» эффект антенна—земля, что резко увеличивает излучение под малыми углами к горизонту. Проверив данный совет, я убедился в его полной справедливости. В настоящее время антенна расположена горизонтально на высоте 8…10 метров. При этом многочисленные QSO с DX говорят о хорошем излучении под малыми углами к горизонту на всех диапазонах.

Примечание редакции: Моделирование указанного в статье «щелевого»эффекта с помощью программы MMANA показало, что действительно .подвешенная горизонтально «дельта» на высоте 10… 20м над сухой землей (е=5, o=1мСм/м) излучаете зенит и хороша для ближних связей при крутом падении волны на ионосферный слой. При высоте 1…2 м ее ДН «разваливается» на два лепестка, направленных под углом примерно 43 град, к горизонту, что способствует проведению дальних связей. Одновременно понижается входное сопротивление антенны, и предложенный автором трансформатор окажется как нельзя кстати. «Щелевой» эффект нуждается в дальнейших исследованиях.


(Игорь ЛОГИНОВ (UA1XN), г. Великие Луки Псковской обл. Silent key)  Радио 11-2005

qth.kz

Многодиапазонная антенна W5GI — Антенны КВ

В настоящее время, благодаря доступности персональных компьютеров и программ
моделирования антенн, перед радиолюбителями открылись широкие возможности для
антенного творчества. Но удивительное дело: давайте попытаемся припомнить, много
ли за последнее время предложено действительно новых конструкций? Увы, трудно
дать утвердительный ответ. По-видимому, для создания антенн, кроме
вычислительных инструментов, требуется что-то еще — образование,
целеустремленность, интуиция и т.д. Словом, те качества, которыми, безусловно,
обладали конструкторы прошлого, не обремененные ПК, но, тем не менее,
обеспечившие удивительное развитие радиосвязи, в том числе любительской.

Вот и John P.Basilotto, W5GI, в духе наилучших радиолюбительских традиций создал
многодиапазонную проволочную антенну, которая ставит в тупик программы
моделирования антенн (именно поэтому в названии статьи употреблено слово
«таинственная»), однако успешно выдерживает самый важный тест — она хорошо
работает. Эту антенну длиной около 30,5 м можно использовать для работы в
любительских диапазонах от 80 до 6 м. Она была повторена многими американскими
коротковолновиками и получила лестные отзывы о своей работе.

Прообразом антенны W5GI послужила коллинеарная коаксиальная система, которую
предложил James E.Taylor, W2OZH. Обычно в коллинеарной системе используются
фазосдвигающие шлейфы, обеспечивающие питание внешних элементов в фазе с
ВЧ-током, которым возбуждается центральный элемент. Такой шлейф можно изготовить
из двухпроводной воздушной линии или из коаксиального кабеля. Обычно
используется закороченный четвертьволновый шлейф, хотя будет работать и
полуволновый шлейф, разомкнутый на конце. Проблема здесь чисто конструктивная —
висящие шлейфы довольно громоздки, и, кроме того, портят внешний вид
конструкции. Удачным решением является применение секций из коаксиального
кабеля, которые выполняют две функции — обеспечивают необходимый фазовый сдвиг
на 180° и являются частью излучающего элемента в коллинеарной системе.

По сути, в многодиапазонной антенне W5GI полуволновым трансформатором для
20-метрового диапазона на основе двухпроводной линии синфазно возбуждаются три
коллинеарных полуволновых диполя этого диапазона. Может показаться, что
предложен всего лишь вариант антенны G5RV. Однако в диапазоне 20 м это совсем
другая антенна. Дело в том, что разработанная Louis Vamey, G5RV, система также
имеет длину 3/2L, но ее элементы возбуждаются несинфазно. По-видимому, выбор
такой длины (3/2L) был обусловлен желанием G5RV получить четырехлепестковую
диаграмму направленности и низкий импеданс в точке питания. Однако John
P.Basilotto, W5GI, конструируя антенну, стремился получить шестилепестковую
диаграмму направленности на 20-метровом диапазоне с достаточным усилением в
направлении, перпендикулярном линии расположения элементов, и, разумеется, малым
импедансом в точке питания (для облегчения согласования антенны с трансивером).

Антенна W5GI изготавливается из провода диаметром 1,6 мм. Для коаксиальных
шлейфов используется кабель RG-8X. В авторском варианте в качестве двухпроводной
линии был применен плоский кабель с диаметром проводников 1 мм и волновым
сопротивлением 300 Ом. При расчете длины линии необходимо учесть коэффициент
укорочения. Так, для указанной 300-омной линии, имеющей коэффициент укорочения
0,91, для диапазона 20 м длина составила 9150 мм. Кроме указанной, можно
использовать промышленную или самодельную воздушную двухпроводную линию с
волновым сопротивлением 300…450 Ом, имеющую электрическую длину X/2 на
20-метровом диапазоне. Длина линии, в зависимости от ее типа и коэффициента
укорочения, будет варьироваться в пределах 8,2… 10,7 м.

При изготовлении коаксиальных шлейфов отрезают 2 куска коаксиального кабеля
RG-8X длиной 5032 мм каждый. Затем удаляют 50 мм оплетки на одном из концов
(обозначим этот конец буквой А) и 25 мм оплетки и внутренней изоляции на
противоположном конце (обозначим его буквой В) в обоих отрезках коаксиального
кабеля. Затем к внешним концам центрального диполя припаиваются «внутренние»
концы коаксиальных секций А (при этом экран ни с чем не соединяется). На концах
В коаксиальных отрезков между собой спаиваются центральная жила, оплетка и
начало внешних проволочных элементов. Все места соединений тщательно
герметизируются.

Если при изготовлении антенны для шлейфов будет использоваться коаксиальный
кабель другого типа, возможно, придется подобрать длину шлейфов с учетом
параметров применяемого кабеля.
Минимальная высота установки антенны — 8 м над землей. В авторском варианте она
была натянута горизонтально, но некоторые коротковолновики, повторявшие эту
антенну, получили отличные результаты и при установке ее в виде Inv.V.

Типичные значения КСВ и комплексного импеданса антенны W5GI, измеренные
антенным анализатором MFJ-259:
Частота, КСВ, R, X,
3,550 — 1,5 — 42 — 34
3,650- 2,5 — 98 — 61
3,850 — 3,5 — 48 — 61
3,950 — 4 — 22 — 36
7,000 — 1,9 — 95 — 12
7,200 — <3 — 22 — 25
10,1 — 5,2 — 22 — 50
14 — 1,7 — 37 — 19
14,2 — 1,5 — 42 — 18
14,3 — 1,6 — 43 — 22
18,15 — 1,9 — 93 — 13
21,3 — 2,9 — 120 — 46
24,9 — 1,9 — 35 — 23
27,8 — 2,1 — 26 — 16
28,35 — 1,8 — 33 — 20
29,5 — 2,6 — 53 — 55
50,11 — 2.3 — 51 — 37
52,5 — 1,2 — 57 — 7

ra1ohx.ru

Вертикальная многодиапазонная антенна — Антенны КВ

Итак, выставляю на общее обозрение вариант многодиапазонной антенны, рассчитанной для работы на КВ диапазонах 20-17-15-12-10 метров, а также на любой промежуточный диапазон, что заинтересует, например, СиБистов. Кроме этого, антенна работает и на более высоких частотах, чем 28-29 Мгц, ограничена лишь нижняя планка — диапазон 20м. Антенну можно пересчитать и на более низкие диапазоны — например начиная с 40 метров, и снова только нижний диапазон будет ограничивать широкополосность антенны.

Если взять вертикал CushCraft или HihgGain, вспомните, сколько он стоит. Данная антенна обойдется Вам лишь потраченным временем на поиски провода и на измерение его длины. В общем — даром. Антенна легко размещается на любой нашей крыше, необходимо лишь подумать, куда закрепить радиалы.

Для каждого диапазона необходимо 3-4 радиала на необходимую резонансную частоту. Если на один диапазон будет по 2 радиала различной длины (начало и середина диапазона, например), то широкополосность антенны увеличивается в пределах диапазона. Длина радиала равна 1/4 длине волны. Посчитайте так, как полотно полуволнового диполя по простой формуле: длина радиала L(м) = 1/2*(142500/f(Кгц)). Частота f выбирается исходя из того, на какой диапазон вы рассчитываете. Например:

Расчет для диапазона 20 м: L=1/2* (142500/14200) = 5.017 м
L=1/2*(142500/14010) = 5.085 м

Получили две длины, исходя из того, что Вам необходимо работать как в CW, так и в SSB участке, сделайте по 2 радиала на каждую частоту.

Чем больше радиалов, тем больше эффективность антенны, но эта прописная истина известна из теории, в данном случае, чем больше разных радиалов на один диапазон, тем меньше провалов по КСВ. Не располагайте радиалы на разные диапазоны близко друг к другу. Наклон радиалов по отношению к горизонтали не нужно делать больше15-20 градусов. Но и параллельно земле тоже, в этом случае очень мал угол основного лепестка антенны.

Линию согласования 150 ом можно изготовить следующим образом: возьмите провод чуть более 2,65 м, оденьте на него толстую хлорвиниловую трубку и обмотайте вокруг излучателя (на рисунке выделен синим цветом). Примерно получается 20 витков на всю длину линии. К центральной нижней точке излучателя крепится жила питания, а к намотанному поверх проводу — оплетка; к точке соединения с оплеткой крепятся радиалы.

Мачту и поперечину сверху лучше изготовить из изоляционного материала. Одна особенность: поперечины может не быть, тогда концы антенны сводятся в одну точку вверху, но не закорачиваются. От длины поперечины зависит широкополосность на диапазоне 10 м, так как он занимает самый широкий участок частот. Чем ближе сведены концы, тем антенна широкополоснее. Советую выбрать среднюю длину — 1,2 — 1,5 м. Но расширить диапазон можно разными радиалами (см. выше). Тестирование антенны именно на диапазоне 10 м с изготовленными радиалами только на частоту 28400 кГц показало следующие результаты:

Частота/КСВ

28000
2,2

28100
1,8

28150
1,6

28200
1,4

28300
1,2

28390
1,1

28450
1,2

28500
1,4

28600
1,6

Другие диапазоны занимают сравнительно небольшую полосу частот, и результаты получились следующие:

Частота/КСВ

14010
1,2

14050
1,2

14100
1,1

14150
1,05

14200
1,1

14250
1,2

14300
1,25

21010
1,5

21100
1,4

21150
1,3

21200
1,4

21250
1,5

На диапазонах 18 и 24 Мгц у меня радиалы пока не установлены, несмотря на это на всем участке этих диапазонов КСВ получилось не выше 1,5.

Диаграмма направленности — вдоль нижней линии питания основные лепестки за счет сфазированности двух вертикальных плеч антенны.

Антенна имеет усиление порядка 5-6 Дб по отношению к диполю на расчетном диапазоне, т.е на 20 метрах. Балл — это уже что-то! На остальных диапазонах параметры антенны зависят от качества исполнения согласующей линии. Можете готовить провод диаметром 2-3 мм и приступать к изготовлению.

Разработчики и испытатели: RW4NA и UA4NBH

Андрей Корсаков (RA4NF), [email protected]
http://www.vti.vyatka.ru/~ham


Поделитесь записью в своих социальных сетях!


При копировании материала обратная ссылка на наш сайт обязательна!

ra1ohx.ru

Простые КВ антенны — R3RTambov

Многодиапазонный диполь

Конструкцию этой антенны автору по эфиру сообщил лет 10-15 назад радиолюбитель В. Волий (UA6DL). Антенна работает до сих пор, и её работой как резервной антенны, в принципе, автор доволен.

Измеренные значения КСВ для частоты 1,9 МГц — 1,9; для 3,6 МГц — 1,3; для 7,05 МГц-1,2; для 14,1 МГц -1,4; для 21,2 МГц -1,7; для 28,6 МГц — 1,6. Конструкция антенны показана на рис.1. Антенна представляет собой обыкновенный диполь с длиной луча 20,5 м. Антенна питается коаксиальным кабелем волновым сопротивлением 50-75 Ом. Для согласования применяется широкополосное согласующее устройство на ферритовом кольце и двухпроводная линия с волновым сопротивлением 300 Ом. Двухпроводная линия выполнена из телевизионного кабеля КАТВ длиной 17,7 м, разомкнутого на конце. Широкополосный трансформатор изготовлен на ферритовом кольце марки 30-50 ВЧ с наружным диаметром 24-32 мм — в зависимости от пропускаемой мощности (1 см поперечного сечения керна кольца способен передать без повреждения около 500 Вт). Если одного кольца недостаточно, берут два-три кольца, сложенных вместе. Кольцо (кольца) предварительно обматывают фторопластовой лентой. При максимальной мощности кольцо может нагреваться до 70°С. Коэффициент трансформации широкополосного трансформатора — 1:4.

Для изготовления трансформатора на кольцо наматывается сложенный параллельно провод ПЭВ Ø 0,8-1,0 или многожильный провод в виниловой или фторопластовой изоляции (не боится нагрева). Количество витков — 9-10. После намотки конец одного провода соединяется с началом другого, образуя среднюю точку. Широкополосный трансформатор крепится на расстоянии 5,9 м от точки подключения диполя к двухпроводной линии. Трансформатор защищают от воздействия влаги, обматывая его изоляционным материалом и покрывая лаком. Полотно антенны изготовлено из оцинкованного провода Ø 2 мм, и, по-видимому, только поэтому она простояла столь длительное время в условиях кислотных дождей.

Рис. 1

 

В принципе, плечи антенны можно выполнить из 5-8 скрученных медных проволочек марки ПЭВ 0,8 мм. Проверено — прочность хорошая. Горизонтальный проволочный волновой канал.

Как гласит радиолюбительская мудрость, лучшим усилителем высокой частоты в трансивере (приёмнике) является антенна. И это правда на 100%. Имея хорошую антенну, можно даже на самодельный трансивер работать с DX, и наоборот, на дорогой импортный трансивер и плохую антенну тех же корреспондентов высокой частоты «слабых» корреспондентов не «вытянешь». Для этих целей широко применяют антенны направленного действия, поскольку они позволяют сконцентрировать большую часть излучаемой электромагнитной энергии в определенном направлении, увеличивая тем самым напряженность поля в месте приема и уменьшая помехи в других направлениях, а также получать больший уровень сигнала при приеме с этого направления. Разумеется, наилучшим вариантом является установка вращающейся направленной антенны, однако не всем коротковолновикам доступны приобретение и установка такой антенны.

Рис.2

 

Предлагаю конструкцию компромиссного варианта однодиапазонной двухэлементной антенны «Волновой канал» (рис.2) с фиксированной диаграммой направленности. Антенна располагается в горизонтальной плоскости и обладает четко выраженными направленными свойствами. Конструкция антенны понятна из рисунка. В указанной антенне один вибратор активный — это полуволновой диполь, второй вибратор пассивный — директор.

Ток в пассивном вибраторе создается за счет электромагнитной индукции полем активного вибратора. Изменяя длину пассивного вибратора и его расстояние от активного вибратора, можно менять относительную фазу тока в нем. На этом и основан принцип концентрации электромагнитной энергии в определенном направлении. Если фаза тока в пассивном вибраторе такова, что результирующее поле в направлении этого вибратора увеличивается, а в противоположном уменьшается, пассивный вибратор работает как директор. Такая антенна дает выигрыш по мощности около 5 дБ. Существенно и ослабление помех от радиостанций, находящихся перпендикулярно и сзади направления на корреспондента, которое у этой антенны составляет приблизительно 15 дБ.

Антенна, изготовленная по приведённым размерам, как правило, в подгонке длины элементов и расстояния между ними не нуждается. Полотно антенны выполняется из медного канатика, медной, оцинкованной или бимметаллической проволоки Ø 2 мм. Если такой проволоки в наличии не оказалась, можно изготовить самодельный медный канатик из свитых с шагом 2-3 витка на 1 см 6-8 проводов ПЭВ-I или ПЭВ-II Ø 0,7-0,8 мм. Концы канатика должно быть хорошо пропаяны. Такой самодельный канатик из провода довольно прочен. Естественно, перед установкой этой антенны радиолюбитель должен определить для себя наиболее интересующее направление излучения (приема). Конструктивные размеры антенны для каждого диапазона приведены в табл.1.

Само полотно антенны с помощью капронового (синтетического) шнура крепится к стационарным опорам, в качестве которых могут служить здания, жилые дома, высокие деревья и т.д. В качестве изоляторов применяют фарфоровые орешковые изоляторы. Однако, если такие изоляторы не удалось приобрести, их с успехом могут заменить самодельные изоляторы из текстолита или гетинакса.

Для их изготовления берется изоляционный брусок (параллелепипед из текстолита, гетинакса и т.д.) подходящих размеров, и в нём сверлятся два отверстия по диаметру провода по углом 90°. Самодельные изоляторы обязательно должны работать на сжатие. В качестве фиксаторов расстояния (распорок) между директором и активным элементом служат изоляционные планки из бамбука (сосны, гетинакса или текстолита). Все соединения шнуром производятся только вязкой (узлы). Для защиты от влаги изоляторы и распорки покрывают изоляционным лаком. Конструкция этих изоляторов показана на рис.3.

 Рис. 3 

Простая эффективная антенна G3XAP на 160 и 80 м Дальняя связь на коротких волнах осуществляется за счет так называемой пространственной волны, которая отражается ионосферой и может иметь как вертикальную, так и горизонтальную поляризацию.

При работе на диапазонах 160 и 80 м радиолюбители-коротковолновики используют как земные, так и пространственные волны. Именно поэтому желательно для этого диапазона иметь антенну с вертикальным излучением. Поскольку вертикальный четвертьволновой вибратор для диапазона 160 м трудно представить себе даже в воображении (его высота должна быть около 40 метров), антенну на низкочастотные диапазоны приходится изготавливать компромиссной. Ее излучатель состоит из горизонтальных и вертикальных проводников (рис. 4), или излучатель располагают под углом к горизонту.

 
Рис. 4 

Естественно, чем больше высота вертикальной части антенны, тем выше ее эффективность. Кроме того, эффективность вертикальной U4 антенны во многом зависит от качества заземления. Лучше всего использовать специальное заземление — вбитый в сырую землю штырь, закопанный лист оцинкованного железа и т.д. В крайнем случае можно использовать закрепленные в грунте металлические конструкции. Недопустимо использовать в качестве такого заземления трубы водопровода и отопления, т.к. помимо низкого качества работы такого заземления, возможны сильные помехи приему радио и телевидения, а также ожоги токами высокой частоты людей при прикосновении к трубопроводам.

Предлагаемая антенна в конце 80-х годов была повторена Юрием, US31VZ, ex RB41VZ. Активно работая SSB на диапазоне 160 м, за один год он получил QSL из 150 областей бывшего СССР. US3IVZ применяет эту антенну без противовесов. Для более эффективной работы она должна иметь противовесы. Стальная труба диаметром 2 дюйма установлена на небольшом опорном изоляторе, в качестве которого можно использовать фарфоровый изолятор, применяемый в электроустановках, или просто положив под вертикальную трубу лист изоляционного материала. Для настройки антенны используют конденсатор переменной ёмкости С=500 пФ, имеющий зазор между пластинами не менее 1-2 мм (в зависимости от мощности РА). О качестве согласования судят по показаниям КСВ-метра. Входное сопротивление такой антенны равно примерно 60 Ом (в зависимости от качества «земли»), поэтому желательно запитать ее коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. При тщательной настройке антенны достижим КСВ=1,1-1,2. Размеры антенны приведены в табл.2.

В.БАШКАТОВ, US0IZ, г.Горловка, Донецкой обл.

Литература:

1. С.Г.Бунин, Л.П.Яйленко. Справочник радиолюбителя-коротковолновика.

73!

r3rt.ru

Многодиапазонная вертикальная антенна — Антенны КВ

Вертикальные антенны «Ground Plane» не обладают широкополосностью и без подстройки могут работать только в узкой полосе частот.

Так называемые «толстые» вертикальные антенны, излучающая поверхность которых имеет разнообразные формы, свободны от этого недостатка и удовлетворительно работают в диапазоне частот с коэффициентом перекрытия до 3. Наибольшее распостранение получили конические (рис.1а) и экспоненциальные (рис.1б) антенны.

Рис.1

Волновое сопротивление конической антенны постоянно вдоль ее длины и зависит от угла альфа при вершине конуса. Широкополосные свойства антенны возрастают с увеличением угла альфа и достигают оптимума при 60…70 градусов; в этом случае волновое сопротивление антенны равно примерно 70…80 Ом.

Экспоненциальная антенна, волновое сопротивление которой возрастает вдоль ее длины приблизительно по экспоненциальному закону, обладает такими же широкополосными свойствами, как коническая. В то же время экспоненциальная антенна имеет большое преимущество — ее максимальный диаметр в 3 раза меньше, чем конической.

Для коротковолнового диапазона практически не представляется возможным осуществить антенну со сплошной излучающей поверхностью в виде фигур, изображенных на рис.1. Подобные антенны выполняют из трубок или проводов. Для экспоненциальных антенн, кроме того, плавную огибающую заменяют ломанной.

На радиостанции UW4HW используется экспоненциальная антенна на диапазон 14, 21 и 28 МГц, конструкция которой показана на рис.2. Излучающая система антенны образована шестью проводами, расположенными в вертикальных плоскостях под углом 60 градусов один к другому.


Рис.2

В основании и на вершине антенны провода электрически соединены вместе и с помощью изоляторов укреплены на несущей мачте. Последняя изготовлена из трех одинаковых по длине отрезков труб, соединенных изолирующими вставками. В качестве несущей мачты можно использовать также деревянный шест. Форма антенны обеспечивается распорками, укрепленными на уровне одной трети общей высоты антенны. Каждая распорка заканчивается изолятором, через который проходит провод антенны.

При необходимости можно отказаться от установки распорок и обеспечить форму антенны с помощью растяжек, крепящихся к проводам в точке перегиба с применением изоляторов. В этом случае, если мачта имеет достаточную жесткость, можно обойтись без дополнительных растяжек.
Питание антенны осуществляется с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. Центральную жилу подсоединяют к нижней точке антенны, а экранирующую оплетку — к хорошему заземлению при установке антенны непосредственно на земле или к искусственной земле, если антенна устанавливается на крыше дома.

Искусственной землей может служить металлическая крыша или шесть горизонтальных проводов, радиально расходящихся от основания антенны. Провода искусственной земли располагаются в одних вертикальных плоскостях с соответствующими излучающими проводами антенны и имеют длину, равную длине излучающих проводов.

Антенна и искусственная земля выполнены из медного провода диаметром 1,5 мм. Практически измеренные значения КСВ в диапазоне частот 14,0; 21; 29,7 МГц находятся в пределах 1,2…1,9. Расчет размеров антенны для других диапазонов частот несложно произвести, задаваясь длиной проводов антенны в пределах:

и углом альфа у основания антенны в пределах 60…70 градусов. Опыт использования этой антенны показывает, что по характеристикам она превосходит антенну «Ground Plane» и благодаря простоте исполнения может успешно применяться в радиолюбительской практике.

Инж.Ю.Матийченко (UW4HW), мастер спорта. «Радио» №12/1968 год


Поделитесь записью в своих социальных сетях!


При копировании материала обратная ссылка на наш сайт обязательна!

ra1ohx.ru