Простые антенны кв диапазона. Altyn Club - Сетевой Альтруизм

В одной из своих книг в конце 80-х годов ХХ века, W6SAI, Bill Orr предложил простую антенну - 1 элементный квадрат, который устанавливался вертикально на одной мачте.Антенна по W6SAI была изготовлена с добавлением ВЧ дросселя. Квадрат выполнен на диапазон 20 метров (рис.1) и установлен вертикально на одной мачте.В продолжение последнего колена 10 метрового армейского телескопа вставлен сантиметров пятьдесят кусок стекстотекстолита, по форме ничем не отличающегося от верхнего колена телескопа, с отверстием наверху, что и является верхним изолятором. Получился квадрат у которого угол вверху, угол внизу и два угла на растяжках по бокам.С точки зрения эффективности это наиболее выгодный вариант расположения антенны, которая находится низко над землей. Точка запитки получилась около 2 метров от подстилающей поверхности. Узел подключения кабеля представляет из себя кусок толстого стеклотекстолита 100х100 мм, который прикреплен к мачте и служит изолятором.Периметр квадрата равен 1 длине волны и расчитывается по формуле: Lм=306,3\F мГц. Для частоты 14,178 мГц. (Lм=306,3\14,178) периметр будет равен 21,6 м, т.е. сторона квадрата = 5,4 м. Запитка с нижнего угла кабелем 75 ом длиной 3,49 метра, т.е. 0,25 длины волны.Этот отрезок кабеля является четвертьволновым трансформатором, трансформируя Rвх. антенны порядка 120 Ом, в зависимости от окружающих антенну предметов, в сопротивление близкое к 50 Ом. (46,87 Ом). Большая часть отрезка кабеля 75 Ом расположена строго вертикально, вдоль мачты. Далее, через ВЧ разъем идет основная линия передачи кабель 50 Ом длиной равной целому числу полуволн. В моем случае это отрезок 27,93 м, который является полуволновым повторителем.Такой способ запитки хорошо подходит для 50 омной техники, что сегодня в большинстве случаев соответствует R вых. ШПУ трансиверов и номинальному выходному сопротивлению усилителей мощности (трансиверов) с П-контуром на выходе.При расчете длины кабеля следует помнить о коэффициенте укорочения 0,66-0,68, в зависимости от типа пластиковой изоляции кабеля. Этим же 50 омным кабелем, рядом с упомянутым ВЧ разъемом мотается ВЧ дроссель. Его данные: 8-10 витков на оправке 150мм. Намотка виток к витку. Для антенн на НЧ диапазоны - 10 витков на оправке 250 мм. ВЧ дроссель устраняет кривизну диаграммы направленности антенны и является Запорным Дросселем для ВЧ токов движущихся по оплетке кабеля в направлении передатчика.Полоса пропускания антенны порядка 350-400 кГц. при КСВ близком к единице. За пределами полосы пропускания КСВ сильно растет. Поляризация антенны горизонтальная. Растяжки выполнены из провода диаметром 1,8 мм. разбитого изоляторами не реже чем через каждые 1-2 метра.Если изменить точку запитки квадрата, запитав его сбоку, в результате получим вертикальную поляризацию, более предпочтительную для DX. Кабель использовать тот же, что и при горизонтальной поляризации, т.е. к рамке идет четвертьволновый отрезок кабеля 75 Ом, (центральная жила кабеля подсоединяется к верхней половине квадрата, а оплетка к нижней), а затем кратно полуволне кабель 50 Ом.Резонансная частота рамки при смене точки запитки уйдет вверх примерно на 200 кГц. (на 14,4 мГц.), поэтому рамку придется несколько удлинить. Удлинительный провод, шлейф примерно 0,6-0,8 метра можно включить в нижний угол рамки (в бывшую точку запитки антенны). Для этого надо использовать отрезок двухпроводной линии порядка 30-40 см.Волновое сопротивление здесь большой роли не играет. На шлейфе запаивается перемычка по минимуму КСВ. Угол излучения будет 18 градусов, а не 42, как при горизонтальной поляризации. Мачту очень желательно заземлить у основания.

Антенна горизонтальная рамка

Коротковолновики часто используют вертикальные антенны. Для установки таких антенн, как правило, требуется небольшое свободное пространство, поэтому для некоторых радиолюбителей особенно проживающих в густонаселённых городских микрорайонах) вертикальная антенна - единственная возможность выходить в эфир на коротких волнах.Одной из пока малоизвестных вертикальных антенн, работающих на всех КВ диапазонах, является антенна DX 2000. В благоприятных условиях антенну можно использовать для проведения DX - радиосвязей, но при работе с местными корреспондентами (на расстояниях до 300 км.) она уступает диполю. Как известно, вертикальная антенна, установленная над хорошо проводящей поверхностью, имеет почти идеальные "DX-свойства", т.е. очень низкий угол излучения. При этом не требуется высокая мачта.Многодиапазонные вертикальные антенны, как правило, конструируются с заградительными фильтрами (трапами) и работают они практически так же, как однодиапазонные четвертьволновые антенны. Применяющиеся в профессиональной КВ радиосвязи широкополосные вертикальные антенны не нашли большого отклика в КВ радиолюбительстве, но имеют интересные свойства. На рисунке изображены наиболее популярные у радиолюбителей вертикальные антенны -четвертьволновый излучатель, электрически удлинённый вертикальный излучатель и вертикальный излучатель с трапами. Пример т.н. экспоненциальной антенны приведён справа. Такая объёмная антенна имеет хорошую эффективность в полосе частот от 3,5 до 10 МГц и вполне удволетворительное согласование (КСВ<3) вплоть до верхней границы КВ диапазона (30 МГц). Очевидно, что КСВ = 2 - 3 для транзисторного передатчика очень нежелателен, но, учитывая широкое распространение в настоящее время антенных тюнеров (часто автоматических и встроенных в трансивер), с высоким КСВ в фидере антенны можно мириться. Для лампового усилителя , имеющего в выходном каскаде П - контур, как правило, КСВ = 2 - 3 не представляет проблемы. Вертикальная антенна DX 2000 является своеобразным гибридом узкополосной четвертьволновой антенны (Ground plane), настроенной в резонанс в некоторых любительских диапазонах, и широкополосной экспоненциальной антенны. Основа антенны-трубчатый излучатель длиной около 6 м. Он собран из алюминиевых труб диаметром 35 и 20 мм., вставленных друг в друга и образующих четвертьволовый излучатель на частоту примерно 7 МГц. Настройку антенны на частоту 3,6 МГц обеспечивает включённая последовательно катушка индуктивности 75 МкГн, к которой подсоединена тонкая алюминиевая трубка длиной 1,9 м. В согласующем устройстве используется катушка индуктивности 10 МкГн, к отводам которой подключается кабель. кроме того, к катушке подключены 4 боковых излучателя из медного провода в ПВХ-изоляции длиной 2480, 3500, 5000 и 5390 мм. Для крепления излучатели удлинены нейлоновыми шнурами, концы которых сходятся под катушкой 75 МкГн. При работе в диапазоне 80 м заземление или противовесы требуются обязательно, хотя бы для защиты от грозы. Для этого можно глубоко закопать в землю несколько оцинкованных полос. При монтаже антенны на крыше дома очень трудно найти какую-нибудь "землю" для КВ. Даже хорошо изготовленное заземление на крыше не имеет нулевого потенциала относительно "земли", поэтому для устройства заземления на бетонной крыше лучше использовать металлические
конструкции, имеющие большую площадь поверхности. В применяемом согласующем устройстве заземление подключается к выводу катушки, в которой индуктивность до отвода, куда подключается оплётка кабеля, составляет 2,2 МкГн. Столь малая индуктивность недостаточна для подавления токов, протекающих по наружной стороне оплётки коаксиального кабеля, поэтому следует изготовить запорный дроссель, свернув около 5 м кабеля в катушку диаметром 30 см. Для эффективной работы любой четвертьволновой вертикальной антенны (в том числе, DX 2000) обязательно следует изготовить систему четвертьволновых противовесов. Антенна DX 2000 была изготовлена на радиостанции SP3PML (Войсковой клуб коротковолновиков и радиолюбителей PZK).

Эск из конструкции антенны приведён на рисунке. Излучатель был выполнен из прочных дюралевых труб диаметром 30 и 20 мм. Растяжки, служащие для крепления медных проводов-излучателей, должны быть устойчивы и к растяжению, и к погодным условиям. Диаметр медных проводов следует выбирать не более 3 мм (для ограничения собственного веса), и желательно использовать провода в изоляции, что обеспечит устойчивость к погодным условиям. Для фиксации антенны следует применять прочные изоляционные оттяжки, которые не растягиваются при изменении погодных условий. Распорки для медных проводов излучателейдолжны быть выполнены из диэлектрика (например, ПВХ-трубы диаметром 28 мм), но для повышения жёсткости их можно изготовить из деревянного бруска или другого, как можно более лёгкого материала. Вся конструкция антенны насаживается на стальную трубу не длиннее 1,5 м, предварительно жестко прикреплённую к основанию (крыше), например, стальными оттяжками. Антенный кабель может быть подключён через разъём, который, должен быть электрически изолирован от остальнойчасти конструкции. Для настройки антенны и согласования её импеданса с волновым сопротивлением коаксиального кабеля предназначены катушки индуктивностью 75 МкГн (узел А) и 10 МкГн (узел В). Антенну настраивают на требуемые участки КВ диапазонов подбором индуктивности катушек и положения отводов. Место установки антенны должно быть свободно от других конструций, лучше всего, на расстоянии 10-12 м, тогда влияние этих конструкций на электрические характеристики антенны невелико.

Дополнение к статье:
Если антенна установлена на крыше многоквартирного дома, высота её установки должна составлять
более двух метров от крыши до противовесов (в целях безопасности). Подсоединение заземления
антенны к общему заземлению жилого дома либо к каким либо арматуринам, составляющих кострукцию
крыши категорически не рекомендую (во избежание огромных взаимных помех). Заземление применять
лучше индивидуальное, расположенное в подвале дома. Протягивать его следует в коммуникационных
нишах строения или отдельной трубе, пришпиленной к стене снизу доверху.
Возможно применение грозоразрядника.

В. Баженов UA4CGR

Методика точного расчета длины кабеля

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

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

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

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 нем 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.

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-коротковоновики 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 м!), антенну на низкочастотные диапазоны приходится изготавливать компромиссной. Ее излучатель состоит из горизонтальных и вертикальных проводников (рис. 4), или излучатель располагают под углом к горизонту.

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 емкости 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, USOIZ, г.Горловка, Донецкой обл.

Литература

1. С.Г.Бунин, Л.П.Яйленко. Справочник радиолюбителя-коротковолновика. - Киев,"Техника", 1984.

Мне понадобилась приёмо-передающая антенна, которая работала бы на всех КВ и УКВ диапазонах и при этом её не нужно было перестраивать и согласовывать. Антенна не должна иметь строгие размеры и должна работать в любых условиях.

С недавних пор, у меня дома стоит FT-857D, у этого (как и у многих других) трансивера нет тюнера. На крышу не пускают, а работать в эфире хочется, поэтому с лоджии, я спустил под углом 50 градусов, кусок провода, длину которого даже не мерил, но судя по резонансной частоте 5.3МГц, длина примерно 14 метров. Поначалу, я делал разные согласующие устройства к этому куску, все работало и согласовывалось как обычно, но было неудобно бегать из комнаты на лоджию чтобы перестраивать антенну на нужный диапазон. Да и уровень шума на 7.0, 3.6 и 1.9МГц доходил до 7 баллов по S-метру (многоэтажный дом, рядом центральная улица и куча проводов) . Тогда пришла мысль сделать антенну которая бы меньше шумела и её не нужно было перестраивать по диапазонам. Конечно при этом немного упадёт эффективность.

Изначально понравилась идея TTFD, но она тяжёлая, слишком заметная, да и кусок провода уже висел (не снимать же его) . Вообщем, взяв за основу принцип этой антенны, я немного изменил её подключение, а что из этого получилось вы видите на картинке. В качестве безиндукционного резистора 50ом используется эквивалент расчитанный на 100Вт мощности. Противовес, это кусок провода длиной 5 метров, который проложен по периметру лоджии. Думаю что несколько резонансных противовесов, улучшат работу этой антенны на передачу (впрочем как и любого другого штыря) . Кабель РК-50-11, идет к радиостанции и имеет длину около семи метров.

При подключении этой антенны к радиостанции, шумы эфира снижаются на 3 - 5 делений по S-метру, по сравнению с резонансной. Полезные сигналы тоже немного падают по уровню, но слышно их лучше. На передачу антенна имеет КСВ 1:1 в диапазоне 1.5 - 450МГц, поэтому сейчас я её использую для работы на всех КВ/УКВ диапазонах мощностью 100Вт. и мне отвечают все кого я слышу.

Чтобы убедится в том что антенна работает, я провел несколько экспериментов. Для начала сделал два отдельных подключения к лучу. Первое это укорачивающая ёмкость, с ней получается удлиненный штырь на 7МГц, который отлично согласуется и имеет КСВ = 1.0. Второе - описанный здесь широкополосный вариант с резистором. Таким образом у меня появилась возможность быстро переключать согласующие устройства. Потом я выбирал на 7МГЦ слабые станции, обычно это были DL, IW, ON... и слушал их, периодически меняя согласующие устройства. Прием был примерно одинаковым, на обе антенны, но в широкополосном варианте, уровень шумов был значительно меньше что субьективно, улучшало слышимость слабых сигналов.

Сравнение между удлиненным штырем и широкополосной антенной, на передачу в диапазоне 7МГц, дало следующие результаты:
....связь с RW4CN: на удлиненный GP 59+5, на широкополосную 58-59 (расстояние 1000км)
....связь с RA6FC: на удлиненный GP 59+10, на широкополосную 59 (расстояние 3км)

Как и следовало ожидать, широкополосная антенна проигрывает на передачу резонансной. Однако величина проигрыша небольшая, а с повышением частоты она будет ещё меньше и во многих случаях ей можно пренебречь. Зато антенна реально работает в сплошном и очень широком диапазоне частот.

В связи с тем что длина излучающего элемента 14 метров, антенна действительно эффективна только до 7МГц, в диапазоне 3.6МГц многие станции меня слышат плохо или вообще не отвечают, на 1.9МГц возможны только местные QSO. В тоже время от 7МГц и выше никаких проблем со связью нет. Слышимость отличная, отвечают все, в том числе и DX, экспедиции и всякие мобильные р/станции. На УКВ я открываю все месные репитеры и провожу FM QSO, правда на 430мгц сильно сказывается горизонтальная поляризация антенны.

Эту антенну можно использовать как основную, запасную, приёмную, аварийную и антишумовую, чтобы лучше слышать удаленные станции в городе. Расположив её как штырь или сделав диполь, результаты будут ещё лучше. Вы можете ""превратить"" в широкополосную, любую антенну уже установленную ранее (диполь или штырь) и поэкспериментировать с этим, нужно только добавить нагрузочный резистор. Обратите внимание на то, что длина плечь диполя или длина полотна штыря не имеют значения, так как у антенны нет резонансов. Длина полотна, в данном случае влияет только на КПД. Попытки просчитать характеристики антенны в MMANA, не удались. Видимо, программа не может правильно расчитывать этот тип антенн, косвенно это подтверждает файл с расчетом TTFD, результаты которого очень сомнительны.

Я пока не проверял, но предполагаю (по аналогии с TTFD) , что для увеличения эффективности антенны, нужно добавить несколько резонансных противовесов, увеличить длину луча до 20 - 40 метров и более (если вас интересуют диапазоны 1.9 и 3.6МГц) .

Вариант с трансформатором
Поработав на всех КВ-УКВ диапазонах на описанном выше варианте, я немного переделал конструкцию, добавив в нее трансформатор 1:9 и нагрузочный резистор 450ом. Теоретически, КПД антенны должно стать больше. Изменения в конструкции и подключения, вы видите на рисунке. При измерении равномерности перекрытия, прибором MFJ, был виден завал на частотах от 15мгц и выше (связано это с неудачной маркой ферритового кольца) , с реальной антенной этот завал остался, но КСВ был в пределах нормы. От 1.8 до 14мгц КСВ 1.0, от 14 до 28мгц он плавно увеличивался до 2.0. На УКВ диапазонах, этот вариант не работает, из- за большого КСВ.

Тестирование антенны в реальном эфире, дало следующие результаты: Шум эфира при переходе с удлинненной GP на широкополосную антенну, уменьшался с 6-8 баллов, до 5-7 баллов. При работе на передачу мощностью 60Вт, в диапазоне 7мгц, были получены следующие рапорта:
RA3RJL, 59+ широкополосная, 59+ удиненный GP
UA3DCT, 56 широкополосная, 59 удиненный GP
RK4HQ, 55-57 широкополосная, 58-59 удиненный GP
RN4HDN, 55 широкополосная, 57 удиненный GP

На страничке F6BQU , в самом низу, описана аналогичная антенна с нагрузочным резистором. Статья на французском языке. Итак цель достигнута, я сделал антенну работающую на всех КВ и УКВ диапазонах, не требующую согласования. Теперь можно работать в эфире и слушать его, лежа на диване, а диапазоны переключать только кнопкой на радиостанции. Лень правит миром. хи. Присылайте ваши отзывы......

Вариант номер три
Я опробовал еще один вариант, широкополосного согласования антенны. Это классический несимметричный трансформатор 1:9, нагруженный на резистор 450ом с одной стороны и кабель 50ом с другой. Длина луча не имеет особого значения, но в отличии от предыдущей конструкции, важно чтобы она не попадала в резонанс ни на одном любительском диапазоне (например 23 или 12 метров) . тогда КСВ будет везде хорошим. Трансформатор мотается на ферритовом кольце, тремя сложенными вместе проводами, у меня получилось 5 витков, которые нужно равномерно расположить по окружности кольца.
Нагрузочный резистор можно сделать составным, например 15шт по 6к8 резисторов типа МЛТ-2, обеспечат вам возможность работать в CW и SSB мощностью до 100Вт. В качесте заземления можно использовать лучь любой длины, водопроводные трубы, вбитый в землю кол и тд. Готовая конструкция помещается в коробочку из которой выходит разьем PL для кабеля и две клеммы для луча и заземления. Диапазон рабочих частот 1.6 - 31МГц.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Конструкция согласующего устройства

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

Конструкция согласующего устройства:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В процессе настройки согласующего устройства на трансивере FT-897 с выходной мощностью 100 Вт в диапазоне 1,8 МГц были проведены радиосвязи с OH3XR, UA9KAA, LA3XI; в диапазоне 3,5 МГц - с UA0WB, RKOUT, E7/DK9TN; в диапазоне 7 МГц - с 4S7AB, P40L, VQ9JC; в диапазоне 10 МГц - с 9M6XRO/P, TS7TI, OY6FRA; в диапазоне 14 МГц - с КН6МВ, 9Q500N, WH0DX (с первого вызова!), в диапазоне 18 МГц - с KH0/KT3Q, ZS6X, 9М2ТО, в диапазоне 21 МГц - с BD6JJX; BD1ISI, HS0ZEE; в диапазоне 24 МГц -CVQ9LA, 5Р5Х, EX8MLE; в диапазоне 28 МГц - с 4J9M, OG20YL, IK2SND.

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

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

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