Использование вертикальных антенн при дальних связях. Использование вертикальных антенн при дальних связях Вертикал на 28 мгц

В этом году, зима порядком задержалась. На улице январь, а температура стоит практически постоянно плюсовая и не ниже +3. Перекапывая содержимое своего гаража, я обнаружил старую СВ антенну,которая провалялась у меня несколько лет, без какого либо применения.

Подержав в руках, пришла в голову идея, а не перестроить ли мне её на диапазон 28 мгц, да и еще длинной в 5/8 лямбды, таким образом максимально повысив КПД вертикала? Тем более, после установки у себя загородом осенью многодиапазонной антенны FD3 , выяснилось,что эффективность её работы на диапазоне именно 28мгц, оставляет желать лучшего...

Быстро прикинув фронт работ, я принялся за дело. Первым делом, нужно было все разобрать! (Hi) Все точки крепления, были мной обновлены.Старые крепёжные хомуты,которые порядком заржавели, заменил на новые. Удалил старую согласующую катушку в торце изолятора антенны. Изготовил новый каркас под новую согласующую катушку на основе обрезка сантехнической трубы подходящего диаметра и размера, которую удачно удалось одеть с обоих сторон на диаметр трубки первого склада антенны. Размер стандартной 5-коленной СВ базовой антенны длинной волны 1/2 лямбда составлял 5.40м. За счет добавки 6 колена, удлиннил её до размеров 6.35м, что практически составляет длинну излучателя в 5/8 лямбды на диапазон 28 мгц. Далее, установил дополнительную торцевую площадку с крепежными винтами для крепления противовесов. Зная повадки этих вертикалов на 27 мгц, часто приходилось наблюдать,что их гнет сильным ветром! Место изгиба, обычно на выходе, через проходной опорный изолятор. Материал довольно мягкий и трубка весьма и весьма тонкостенная. Для усиления в первом колене антенны, вставил во внутрь дополнительную трубку из ПВХ нужного размера длинной в 1 м. Это придаст большую прочность и эффект пружинности в самом слабом месте во время больших ветров.Вот собственно и вся работа по механике с этой антенной.

Метод согласования вибратора с кабелем я применил по типу катушки с отводом. Почему именно так? Дело в том,что этот метод согласования, имеет более статичные результаты по входному сопротивлению и не столь критичен к высоте установки, количеству противовесов и т.д. Благодаря отводу от нижнего, конца катушки,мы имеем уже низкое входное сопротивления всей антенной системы. Что позволяет потом, легко переставлять антенну с места на место, лишь слегка регулируя её физическую длинну, по мере необходимости в зависимости от окружающих близко её предметов. Этим самым методом очень просто достигается КСВ-1.0

Катушку удалось настроить очень быстро. Вышло всего 9 витков с отводом от 3.5 витка, считая от нижнего конца.Катушка намотана проводом ПЭВ-3.5мм с шагом, примерно 3-4мм. КСВ на участке 28.1-28.6 равно 1.0 Настройка выполнялась с подключенными 4 противовесами, длинной по 2.60м. Так же ради интереса, проверил влияние противовесов на настройку антенны. Мне это было важно знать,так как этот вариант антенны предполагается часто ставить и убирать и потому, хотелось знать все её повадки.

Добавлением еще 2-х проитивовесов, показания антенного анализатора не изменились. Согласование, оставалось на том же уровне. Пробовал убрать одну пару противовесов, так же без перемен. Менял углы и места расположения противовесов. Так же не привело практичекси ни к какой растройке. Полное отключение всех противовесов, растраивает систему,но не критично и уводит резонанс ниже на 300кгц. Получается в среднем КСВ 1.2 на участке 28.0 Таким образом, наличие хотя бы 2 противовесов является строго необходимым. Остальное добавленное количество, только увеличат КПД антенной системы в целом на передачу. В общем, настройка не вызывает никаких проблем и производится очень быстро. Сначала ищут точку отвода, добиваясь наилучшего согласования с кабелем. Вторым этапом, увеличивают или укорачивают длинну самой катушки, в зависимости от частоты резонанса.

Потехи ради, мне даже удалось настроить этот вертикал с короткими противовесами на частоту 7.1 мгц с КСВ в кабеле 1.0 Намотка проводом ПЭВ-1.5мм, 17 витков. Отвод от 5 витка. Так же решил "поиграть" с классическим методом согласования таких антенн, то есть, просто, за счет включенной последовательно катушки согласования. (полное включение). Так же удалось настроить и довольно быстро. У меня получилось 7 витков провода ПЭВ-3.5мм. Точное согласование, достигается путем сжатия или раздвигания витков катушки. Но, такой вид согласования, более критичен к установленным противовесам... А именно, с двумя противовесами, КСВ-1.5, с 4-мя, уже КСВ-1.2. Довольно сильно влияют углы расположения противовесов относительно самого вертикала. Короче, данный способ я не стал оставлять на этой антенне и вернулся к варианту, описанному выше.

Далее, настроенный контур антенны прокрасил несколько раз лаком НЦ и герметично закрыл сантехнической серой трубой диамером 2". Покрасил узел крепления. На все про все, ушло два полных вечера, не считая покраски. Тестовое сравнение в эфире по отношению к антенне WINDOM (FD3),составляет прибавку в среднем до 5db на передачу. Антенна стояла у земли, на высоте всего 2м закрепленная на треноге переносного гаражного светильника. (Hi)

Радиолюбительские антенны

Использование вертикальных антенн

Французский радиолюбитель F5AD проведел эксперимент по использованию вертикальных антенн типа"Ground Plane" при работе с DX.

Известно, что эффективность вертикальной антенны при дальних связях определяется углом излучения антенны относительно горизонта. Величина этого угла, в свою очередь, зависит от геометрических размеров антенны. Чаще всего радиолюбители применяют антенны длиной 1/4 L. Однако антенна длиной 1/4 L обеспечивает более пологий угол излучения, поэтому для дальних связей она более эффективна. Дальнейшее увеличение длины антенны приводит к появлению побочных лепестков, что снижает эффективность антенны при работе с DX.

При эксперименте F5AD использовал антенну длиной 10 м с четырьмя радиальными противовесами также длиной по 10 м. Для согласования антенны с фидером, выполненным из коаксиального кабеля, применялись устройства, схемы которых показаны на рис.1 - для диапазонов 7 и 21 МГц и рис.2 - для диапазонов 14 и 28 МГц

Рис.1

Рис.2

Эти устройства позволили получить в пределах всех четырех диапазонов КСВ не хуже 1,1. Число витков катушки L составляет:

Для 7 МГц - 21 виток, отвод от 14 витка;

Для 21 МГц - 21 виток, отвод от 11 витка;

Для 14 МГц - 21 виток, отвод от 7 витка;

Для 28 МГц - 15 витков, отвод от 5 витка.

Диаметры катушки и провода в статье не приведены. Длина примененной F5AD антенны составляет:

1/4 L на 7 МГц;

1/2 L на 14 МГц;

3/4 L - на 21 МГц;

L - на 28 МГц.

Полученные результаты

На 7 МГц по отношению к полуволновому диполю DX ZL, YV оценивали выигрыш в громкости сигнала при переходе на испытуемую антенну до двух баллов; европейские корреспонденты отмечали проигрыш до 1 балла.

На 14 МГц по отношению к GP длиной 1/4 L выигрыш при связи с DX составлял 1/2 балла; европейские корреспонденты SM, LA не отмечали разницы; ближние корреспонденты указывали на проигрыш до 1/2 балла.

На 21 МГц по отношению к GP длиной 1/4 L результаты по характеру аналогичны результатам на 14 МГц; по величине проигрыш и выигрыш достигают 1 балла.

На 28 МГц по отношению к GP длиной 1/4 L во всех случаях получен проигрыш до 1 балла.

F5AD делает вывод о целесообразности применения подобных антенн для работы с DX, а также для получения многодиапазонных антенн. Оптимальной длиной антенны он считает 5/8 L.

"Radio REF", 1971, №1

Комментарии к статье:

В походах и горных экспедициях габариты и масса антенны являются приоритетными факторами. Но при этом не менее важны - удобный способ развёртывания и крепления её элементов.

В предлагаемой конструкции, которая изначально задумывалась только для диапазона 10 метров, основой служит телескопическая телевизионная антенна (так называемые "усы") - симметричный диполь с длиной вибратора два метра. К концам телескопических элементов подключены вертикально свисающие вниз проводники. Антенна имеет П-образную форму и требует небольшого пространства для размещения (рис. 1).

Размеры горизонтальной части и вертикальных элементов антенны определены с помощью компьютерного моделирования в программе ММАNА и соответствуют её оптимальным характеристикам (рис. 2).

Антенна была испытана на частоте 28,5 МГц при высоте подвеса горизонтальной части 5 м. КСВ составил 1,5. При снижении высоты подвеса до 3м КСВ составил менее 1,2 в частотной полосе 200...З00 кГц и коэффициенте усиления 6 дБи (согласно компьютерному моделированию). А это уже что-то!

Дальнейшие эксперименты показали, что отключение вертикальных элементов и симметричное укорочение длины вибратора до 180 см позволяет использовать антенну как диполь диапазона 2 метра.

Также, подключая к "усам" проводники определённой длины, её можно настроить для работы на других КВ диапазонах. Причём телескопические элементы удобны для оперативной подстройки антенны. Например, хорошие результаты были получены на диапазонах 24 и 21 МГц. Длина подключаемых вертикальных элементов составила 185 см для диапазона 24 МГц и 240 см для диапазона 21 МГц.

Размеры вертикальных элементов необходимо уточнять по минимуму КСВ на каждом диапазоне.
Таким образом, антенна может эффективно работать на пяти диапазонах - 144, 28, 27, 24 и 21 МГц.
Для быстрой сборки антенны в разных диапазонных вариантах вертикальные элементы подключают к концам телескопических элементов с помощью клемм ножевого типа, широко применяемых в автомобилях в качестве разъёмных соединений.

Так как у антенны отсутствуют какие-либо фиксирующие оттяжки, её можно вращать в горизонтальной плоскости, добиваясь минимума помех и максимально громкого и качественного сигнала.

Проведённые эксперименты позволяют утверждать, что, несмотря на уменьшение габаритов П-диполя в 2,5 раза по сравнению с полноразмерным полуволновым диполем, он не уступает ему в эффективности.

Вертикальные элементы антенны изготовлены из монтажного провода диаметром 0,35 мм. Для их натяжения на концах проводников автором были закреплены отвесы - болты М6x50 мм с гайками.

Питание антенны осуществляется по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 50 Ом, который подключён к ней посредством ВЧ разъёма СР-50. Диполь ("усы") и ВЧ разъём закреплены на пластине из изоляционного материала (рис. 3). На этом рисунке 3 витка кабеля, намотанных на кольцевом магнитопроводе типоразмера К32x20х6 мм из феррита 2000НМ, - запорный дроссель.

Эту антенну можно рекомендовать и в качестве балконной, установив её на расстоянии не менее двух метров от стены здания. Испытания в полевых и городских условиях показали, что она весьма эффективна при проведении как местных, так и дальних радиосвязей при выходной мощности передатчика 5 Вт.

Данная антенна долгое время используется совместно со специальным устройством для согласования. Фидер антенны сделан из коаксиального кабеля 50 Ом общей длиной 22 м.

Настройка антенны на соответствующем диапазоне производится переменным конденсатором с воздушным диэлектриком, согласно рисунку:

Для оперативной работы его желательно разместить на рабочем месте.

Элементы конструкции согласующего устройства

Схема согласующего устройства следующая:

Согласующее устройство состоит из фильтра высокой частоты (ФВЧ) с частотой среза - 30 МГц и КСВ-метра, с помощью которого легко оптимизировать настройку антенны на любом из любительских диапазонов.
Катушки L1...L6 намотаны медным проводом ПЭВ-2 диаметром 2 мм на оправке 12,5 мм.
L1, L5 содержат по 6 витков. Длина намотки 20 мм.
L2, L4 - по 11 витков. Длина намотки 37 мм.
L3 - 13 витков. Длина намотки 43 мм.

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце с магнитной проницаемостью 20 - 30 ВЧ К20х10х5 мм. Первичная обмотка выполнена из отрезка коаксиального кабеля, соединяющего коаксиальный разъем со стороны входа антенны с выходом ФВЧ. На него одевается ферритовое кольцо, при этом изоляция с кабеля не снимается. Оплетка коаксиального кабеля соединяется с корпусом только с одной стороны - у входного коаксиального разъема. Вторичная обмотка содержит 2х24 витка. Намотка производится проводом ПЭЛШО 0,15 по всей окружности кольца.

При работе в диапазоне 7 - 26 МГц максимальная емкость конденсатора С1max = 200 пФ
При КСВ не хуже 1:1,5. В диапазоне 3,5 28 МГц емкость конденсатора С1max = 400 пФ при КСВ 2,5...3.

На диапазоне 3,5 МГц антенна используется как вспомогательная.

Довольно часто бывают обстоятельства, когда установитъ более одной антенны не удается. Но ведь кроме антенны для радиостанции на один диапазон нужны антенны на другие диапазоны. Решение проблемы — использовать многодиапазонную антенну.
Вертикальная антенна (Ground Plane), рассчитанная на работу в нескольких диапазонах, больше всего подходит для этой цели. В данной статье рассматриваются практические вопросы настройки и конструктивного исполнения штыревой антенны на диапазоны 14, 18, 21, 24и 28 МГц.
Зная особенности распространения радиоволны в каждом любительском диапазоне, нужно разумно этим пользоваться. Радиолюбители используют широкую сетку частот, чтобы обеспечить устойчивую связь в данное время с нужным корреспондентом, выбрав соответствующий диапазон, на котором вероятность связи будет максимальна.
Часто коротковолновики спрашивают: «Какую антенну выбрать?». Точно ответить на этот вопрос невозможно, так как все зависит от того, для какой цели строится антенна. Если предполагаются связи во всех направлениях, для проведения ближних и дальних радиосвязей, очень удобны антенны с круговой диаграммой направленности. Вертикальная антенна (Ground Plane) — одна из самых простых и популярных антенн. Начинающему коротковолновику следует начинать с постройки простейших антенн и по мере роста опыта и знании переходить к более сложным системам.
При выборе типа антенны нужно учитывать и то, какие основные материалы имеются в вашем распоряжении. Если проблемно приобрести дюралевые трубы различных диаметров для антенных елементов, то штыревая антенна как раз подойдет для вас.

Настройка антенны даже для специалиста отнимает много времени. А так как настройку антенны нужно проводить на высоте ее постоянной эксплуатации, это создает большие проблемы с подъемом и опусканием антенны или с установкой быстросъемных лесов. Настройка предлагаемой
антенны предельно упрощает этот процесс.
На радиостанции UR5LAK длительное время были в эксплуатации штыревая антенна для диапазона 14 МГц, и до сих пор прекрасно работающая. Хотя использование подобной антенны на один или два диапазона — это слишком расточительно. Вид антенны на диапазон 14 М Гц показан на рис. 1 .При постройке антенны использована стандартная дюралевая труба диаметром 30 мм и длиной 5,2 м, как по соображениям механической прочности, так и для получения достаточной широкополосности.

Используются три противовеса такой же длины. Антенный изолятор является одним из конструктивных элементов антенны. Применен опорный изолятор от распределительных устройств с напряжением 380 В. Вид данного узла крупным планом показан на рис.2 .

Антенна установлена на фронтоне летней кухни на высоте 4 м над землёй.
По КСВ-метру, встроенному в трансивер FT-950, получились следующие параметры, приведенные в табл. 1 .

Широкая полоса в диапазоне 14 MГц объясняется большим диаметром вертикального вибратоpa. Антенна хорошо согласовывалась также в диапазонах 18 и 28 МГц. В диапазоне 21 МГц работа велась на телеграфном участке. Но в телефонном участке антенна имела высокое КСВ, и антенным
тюнером не удавалось согласовать трансивер с антенной. В диапазоне 24МГц антенна имела большое КСВ и вообще отказывалась работать.
Проанализировав советы радиолюбителей, я понял, что заслуживает внимания возможность установки дополнительных вибраторов на разные диапазоны к уже имеющему вертикальному штырю (рис.1).
Доработка антенны
Со временем я модернизировал антенну для работы на диапазонах 14, 18,21,24и 28 МГц. Получилась многодиапазонная антенна с круговой диаграммой направленности. Один из вариантов такой антенны показан на рис.3 . Решил добавить проволочный вертикал на 21 МГц и установил два противовеса на 21 МГц к трем имеющимся на
14 МГц. По минимуму КСВ подобрал длину проволочного вертикала на 21МГц. Затем было решено доработать антенну для работы в диапазоне 24 МГц. Положил штырь, опираясь при этом на изолятор, закрепил на уже вымеренном расстоянии пластиковую трубку. В другую сторону трубки продел леску диаметром 1,2 мм для крепления и подъема проволочного вибратоpa на 24 МГц. Подобрал его длину по минимуму КСВ. Противовесов на 24 и 28 МГц не добавлял.

Полученные параметры антенны приведены в табл.2. Теперь модернизированная антенна могла быть успешно использована для работы в диапазонах 14. 18,21.24 и 28 МГц.

Вид узла с изолятором, противовесами и присоединенным коаксиальным кабелем крупным планом показан на рис. 4 .

Диэлектрическую трубку для крепления дополнительных вибраторов лучше изготовить из стеклопластиковых лыжных палок или пластиковых труб, применяемых для
водопровода, или из оргстекла. Вертикальный вибратор диапазона 14 МГц и дополнительные вибраторы (рис.4) обеспечивают круговую диаграмму в горизонтальной плоскости. Угол между вибраторами и противовесами определяет волновое сопротивление антенны.

Максим Вербицкий (US4LP),

г. Балаклея, Харковская область