Самая простая КВ антенна. Полуволновой Диполь

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

Радиолюбители в настоящее время часто используют симметричные траповые диполи на диапазоны 160-80-40 метров. Антенны этого типа обладают лишь одним преимуществом - их диаграммы направленности на разных диапазонах совпадают. К недостаткам этого типа антенн относятся достаточно большая трудоемкость изготовления, повышенный вес, большая парусность, узкая полоса на нижних диапазонах и не самые выдающиеся показатели КСВ.

Кроме этого есть достаточно интересные для радиолюбителей многодиапазонные антенны – несимметричные диполи. Основной их недостаток состоит в том, что обычно на самом низкочастотном диапазоне максимум диаграммы направленности отклонен на 90 градусов относительно максимумов на других диапазонах. Часто это вызывает неудобство, и от таких антенн отказываются.

Путем комбинации этих 2х типов антенн мне удалось создать достаточно интересный гибрид - несимметричный траповый диполь . Он обладает диаграммами направленности похожими на диаграммы обычных траповых диполей, однако для его изготовления требуется в двое меньшее количество контуров, а значит существенно уменьшаются все недостатки траповых антенн .

Эскиз антенны на диапазоны 160 80 и 40 метров показан на рисунке 1. Размеры указаны для высоты подвеса 15 метров, в скобках для высоты 30 метров.

Подробнее стоит остановиться на принципе работы данной антенны. На диапазоне 40 метров работает левая часть антенны, до контура, настроенного на частоту 7.05 МГц. На этом диапазоне антенна представляет собой несимметричный диполь с соотношением сторон 1:2. В диапазоне 80 метров к нему подключается отрезок провода, расположенный между трапами, получается диполь так же с соотношением сторон близким к 1: 2, но крайний левый провод становится уже меньшим плечом диполя. В диапазоне 160 метров работает все полотно антенны, соотношение сторон у диполя уже существенно отличается от отношения на более высоких диапазонах, но на этом диапазоне антенна за счет индуктивностей трапов немного укорочена, к тому же она находится на относительно небольшой высоте, все это несколько уменьшает её входное сопротивление. В итоге минимумы КСВ на диапазонах не выше 1.25.

Входное сопротивление антенны на всех диапазонах близко к 110 Омам, поэтому антенна легко может быть запитана пятидесятиомным коаксиальным кабелем при помощи трансформатора на 2х ферритовых трубках с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1:2.56 первичная обмотка (та, что подключена к антенне) должна содержать 5 (2 по 2.5) витков а вторичная 3 витка. При необходимости трубки эти легко выдираются из китайских VGA удлинителей, найти которые не составит проблем.

В данном типе антенн ни в коем случае нельзя использовать достаточно подробно описанные и часто встречающиеся в литературе автотрансформаторы, они не обеспечат отсечение токов по внешней стороне коаксиального кабеля. Это в свою очередь вызовет наводки на бытовую аппаратуру, и что самое неприятное - помехи телевизорам соседей. Так же для данного типа антенн полезно установить еще один заградительный дроссель на некотором расстоянии от антенны, скажем у входа фидера в здание.

Необходимо так же для стекания с антенны статического заряда установить резистор, сопротивлением больше 100 кОм (точное сопротивление его не принципиально) между оплеткой кабеля и полотном антенны, лучше сделать это от средней точки первичной обмотки трансформатора. Внизу оплетку кабеля следует заземлить.

Трапы проще всего сделать из коаксиального кабеля, в их расчетах поможет программа trap-rus , я бы рекомендовал использовать РК-75-4-12, гибкий и не дорогой кабель, позволяющий подводить к антенне мощность более киловатта. Использовать кабели со вспененным диэлектриком не стоит. Фотографии подобных трапов есть у Дмитрия, RV9CX, не надо только распаивать трап по его схеме. Как настроить трапы думаю понятно всем.

Если вы собираетесь выполнить эту антенну из не расплетенной полевки, то необходимо учесть коэффициент укорочения, равный примерно 2.8%.

Рисунок 2 – диаграммы направленности.

На рисунке 2 показаны диаграммы направленности антенн для высоты подвеса 30 метров (9 этажное здание.) Небольшое искажение ДН вызвано несимметричностью антенны в купе с неполным запиранием тока трапами, страшного в этом ничего нет, близлежащие предметы влияют на ДН больше...

Настройка антенны так же не должна вызывать трудностей, в диапазоне 40 метров она настраивается пропорциональным изменением длин 2х левых полотен (до трапа на 7 МГц). В диапазоне 80 метров она настраивается длинной полотна, лежащего между трапами, и диапазоне на 160 метров она настраивается длиной крайнего правого полотна (относительно рисунка 1).

Рисунок 3 – двухдиапазонная антенна.

Подобным образом можно создавать и 2х диапазонные антенны, например на Рисунке 3 показан диполь на диапазоны 160 и 80 метров с одним трапом. Размеры указаны для высоты подвеса 15 метров (5 этажное здание), антенна позволяет питать её коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением как 50 так и 75 Ом. Поскольку антенна несимметрична, не стоит забывать про блокирование тока по внешней стороне оплетки, достаточно будет нескольких витков кабеля у точки питания на ферритовом кольце, или скажем сердечнике от строчного трансформатора телевизора. Единственное, при большей высоте подвеса может быть необходимо повышение входного сопротивления антенны, и согласование антенны придется сделать по аналогии с предыдущей антенной.

Роман Сергеев (RA9QCE).

Вопрос выбора антенны имеет многоплановый характер , т.к в нем переплетены различные факторы, главными из которых являются экономические, технические и географические. Радиолюбителю приходится потрудиться для того чтобы свести эти факторы в одной плоскости.

Проблема заключается в том, что антенна , имеющая высокие технические параметры обычно имеет большие размеры и требует значительных материальных затрат, а также места для ее расположения.

Большие трудности возникают при выборе антенн на низкочастотные диапазоны, т.к. на этих диапазонах антенны имеют значительные размеры и для создания эффективной антенны требуются соответствующие затраты.

На создание эффективного антенного хозяйства у радиолюбителей уходят многие годы.

Особенно трудно приходится радиолюбителям, которые сменили место жительства и временно остались без антенного хозяйства , а так же тем, кто только начинает работать в эфире.

В этом случае можно обратить внимание на многодиапазонные простые антенны, не требующие больших материальных затрат, но позволяющие начать работу в эфире в короткие сроки.

Одной из таких многодиапазонных антенн является несимметричный диполь.

Антенна получила свойства многодиапазонной в результате смещения точки питания , что позволило ее назвать несимметричной.

Рассмотреть особенности способа питания антенны можно при помощи графика представленного на рис.1.

На графике представлена зависимость входного сопротивления антенны, длинной 21 метр, на различных радиолюбительских диапазонах.

В точке «А» значение входного сопротивления для диапазонов 7мгц, 14мгц, и 28мгц имеет одинаковое значение и составляет 240 ом.

Подключив в эту точку согласующий трансформатор 1:4 и фидерную линию 50 ом, можно получить простую трехдиапазонную антенну.

Для диапазона 21мгц точка «А» соответствует значению сопротивления 3000 ом, поэтому на этом диапазоне вариант с трансформатором 1:4 работать не будет.

На диапазоне 3,5мгц антенна в точке «А» имеет значение сопротивления 240 ом, а на длине 21 метр, т.е на конце антенны ее сопротивление составляет 60 ом, а должно быть 3000 ом, поэтому на этом диапазоне антенна работать тоже не будет.

Однако, если полотно антенны увеличить до 42 метров, то можно получить четырехдиапазонный вариант несимметричного диполя, 3,5мгц, 7мгц, 14мгц, 28мгц.

Фотография антенны представлена на рис.2.

Антенна выполнена из двух отрезков медного изолированного провода диаметром 2,3мм.

Изоляторы изготовлены из стеклотекстолита. Изолятор имеет толщину 8мм, длину 10 см, ширину 5см.

Центральный изолятор имеет размеры 10 на 8 см, на центральном изоляторе закреплен согласующий трансформатор.

Фотография согласующего трансформатора представлена на рис.3.

Рис.3.
Согласующий трансформатор выполнен на кольце ВЧ 65-40-9.

Обмотки трансформатора выполнены из изолированного одножильного проводом диаметром 1,78мм и содержат 17 витков. Намотка трансформатора производилась в два провода. Схема соединения обмоток классическая, конец одной обмотка соединен с началом другой.

После изготовления трансформатора , была проведена его настройка, с использованием прибора MFJ-269. Настройка производилась по типовой методике, представленной в техническом описании прибора.

В процессе настройки трансформатор нагружался на активное сопротивление 200 ом, затем измерялось значение КСВ, на всех любительских диапазонах , далее изменялось количество витков трансформатора, в зависимости от значения КСВ, количество витков трансформатора изменялось в большую или меньшую сторону.

После настройки КСВ трансформатора составляло:

3,5 - 10 мГц КСВ 1,1;

10 – 20 мГц КСВ 1,3;

20 - 30 мгц КСВ 2,2.

После настройки трансформатор был помещен в полиэтиленовый стаканчик рис.4. и залит эпоксидной смолой. Резьбовое соединение, предназначенное для крепления трансформатора к центральному изолятору , выполнено из полиэтилена.

с использованием прибора MFJ-269.

В процессе настройки антенна поднималась на мачты при помощи блоков, производилось измерение КСВ, затем антенна опускалась , далее удлинялись или укорачивались плечи антенны и снова измерялось КСВ.

Результаты экспериментов представлены в таблицах 1-4.

Таблица 2.

Таблица 3.

Таблица 4.

В результате настройки был выбран вариант длин плеч, представленный в таблице 4.

Схема трансформатора представлена на рис.5.

Рис.5.
Данные измерения КСВ трансформатора , выполненного по схеме рис.5, представлены в таблице 6.

Таблица 6.

Фото трансформатора рис.6.

Рис.6.
В результате использования этого трансформатора были получены следующие значения КСВ антенны, таблица 7.

Таблица 7.

Фото антенны рис.7.

Рис.7.
г. Нижневартовск 2010 г.

Диполь. Самая простая антенна.

Последнее время все чаще слышу от своих начинающих коллег о возникающих трудностях в постройке той или иной антенны. Они замахиваются на антенны сложные для постройки для начального уровня знаний.

Я сам был в их «шкуре» и примерно также мыслил и действовал, но все же вернулся к наиболее простой в изготовлении и настройке антенне «Полуволновой диполь» В этой статье я опишу самый простой и не затратный способ постройки антенны полуволновой диполь и ее настройки. И так что бы не в даваться в формулы, воспользуемся онлайн расчетом. Ниже представлены размеры для диапазона 40 м.

И так берем медный антенный канатик или электрический провод (например сечением 2 квадрата) и режем плечи по 10 м. Я не буду здесь вдаваться в споры, какой материал лучше для изготовления антенны. Наверное лучший материал это тот который есть под руками или достался бесплатно (шутка). Надо заметить что электрическая длина антенны несколько отличается от физической длинны из расчета.

Ниже показан пример как можно легко изготовить диполь

После того как нарезаны элементы, изготовлен центральный изолятор и изолятор на концы полотен. Можно подвесить диполь в пространстве. Рекомендуемая высота подвеса не ниже 1/4 длинный волны для выбранного диапазона. Лучше конечно как можно выше, но если высота подвеса будет ниже 1/4 тоже не страшно, просто антенна будет работать не так эффективно. Т.к будет вносится реактивная составляющая. Но об этом позже.

Диполь изготовлен, подвешен, подключен к трансиверу. Все можно работать?
В принципе да. Но нам не известно значение КСВ и лежит ли резонанс антенны в необходимом участке частот. Поэтому работа на такую антенну будет мало эффективна.
Значит нам надо настроить антенну. Для этого можно воспользоваться КСВ метром или Антенным анализатором. КСВ метр показывает нам степень согласованности антенны с трансивером. Значение хорошо настроенной антенны должно стремится к 1, но вполне приемлемо проводить связи на антеннах с КСВ до 3. Антенный анализатор же показывает нам несколько большие параметры — это КСВ, активное и реактивное сопротивление антенны. Все эти показатели имеют большое значение, но на начальном этапе не так важны.

Так выглядит КСВ метр (ну как минимум один из миллиона вариантов)

Ну а так Антенный анализатор

К сожалению не каждый радиолюбитель может позволить купить себе антенный анализатор, а вот КСВ метр вполне по карману.

Приступим к настройке антенны. Подключим КСВ метр между трансивером и антенной. И измерим значение КСВ в начале, середине и конце участка необходимого диапазона. В идеале должно получится значение 1 во всем участке, но это в идеале. А в реальности диполь имеет волновое сопротивление 75 ом, по этому мы получим значение минимум 1,5. Но это не должно пугать т.к. напомню, что можно работать с КСВ до 3-х. Далее хороший уровень КСВ скорее всего будет лежать ниже по частоте, т.к. помните я говорил, что физическая и электрическая длинна у антенны различаются. По этому необходимо либо укоротить, либо удлинить антенну. Главное запомнить несколько правил при настройке антенны:

• Укорочение производить не отрезанием лишнего куска, а изгибом к основному полотну плеча (справедливо для проволочных антенн)
• Если промежуток часто с хорошим КСВ лежит ниже по частоте, то антенну необходимо укоротить, если выше, то удлиннить
• И самое главное. Лучшее- враг хорошего. Хотя нет придела совершенству.

И так после нескольких замеров, приходим к выводу, что физическая длинна антенны несколько больше, т.к. полоса частот с хорошим КСВ лежит в диапазоне 6900-7000 мгц. Можно конечно сразу укоротить полотна антенны, но для этого необходимо знать коэффициент укорочения провода (материала из которого изготовлены полотна антенны). Поэтому необходимо несколько раз (как минимум 2) укоротить плечи диполя на одинаковое небольшое расстояние, что бы определить на сколько кГц смещается частота. И уже потом учитывая эту зависимость укоротить плечи диполя до нужной длинны.

Вот и все. Самый простой способ изготовления и настройки антенны полуволновой диполь. Конечно я не учитывал реактивную составляющую при настройке антенны, но ведь я рассматривал самый простой способ. Можно приступать к работе в эфире.

Всем удачи и традиционное 73.

Радиолюбительские антенны

Антенны на диапазон 160 м

"Скажи мне, что у тебя на крыше, и я скажу тебе, кто ты!"

И действительно: то, какую антенну выбрал коротковолновик, как он ее настроил и согласовал, определяет, как правило, общий "Коэффициент полезного действия" радиостанции, ее "дальнобойность".

Наибольшие трудности вызывает у радиолюбителей создание антенных систем на низкочастотные КВ диапазоны и особенно на диапазон 160 м. Ведь для эффективной работы антенны длина ее излучающей части должна быть сравнима с длиной волны. Для диапазона 160 м это означает, что излучатель должен иметь длину по крайней мере 30...40 м. Да и удалять ее от "земли", в частности - от металлической крыши здания, следует примерно на такое же расстояние.

Выполнить полностью эти требования обычно не представляется возможным, поэтому радиолюбители вынуждены искать компромиссные решения, идти, например, на заведомое снижение эффективности антенной системы, лишь бы ее установка была реальной в конкретных условиях дома, где проживает коротковолновик.

Для диапазона 160 м лучше всего подходят симметричные антенны типа полуволнового диполя или различных модификаций рамок, имеющих периметр длиной в длину волны ("Квадрат", "Delta Loop" ). Практически такие антенны можно устанавливать только между домами, причем в этом случае средняя высота их подвеса должна составлять не менее 20...30 м. При меньших высотах из-за влияния "земли" антенна будет излучать радиоволны к горизонту и, следовательно, будет недостаточно эффективна при проведении дальних связей.

Длину l (в мм) излучающей части полуволнового диполя (рис.1) рассчитывают по формуле:

l = 142,5/f.

f - резонансная (рабочая) частота антенны в МГц. Если предполагается работать как телефоном, так и телеграфом, то резонансную частоту антенны следует выбрать близкой к середине диапазона (например, 1,9 МГц). Если же работа будет вестись в основном только одним видом излучения, то ее целесообразно выбрать близкой к середине соответствующего участка любительского диапазона.

Рис.1. Симметричная антенна полуволновой диполь

Следует отметить, что на практике длина излучателя может заметно отличаться от расчетной из-за влияния окружающих предметов. Вот почему при изготовлении антенны первоначальную длину излучателя надо взять с некоторым запасом, а затем, в процессе настройки, уточнить ее.

Входное сопротивление диполя около 75 Ом, поэтому для его питания следует использовать коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Однако здесь вполне допустимо применение 50-омного кабеля. Во-первых, весьма вероятно, что входное сопротивление диполя при реальных высотах подвеса будет ниже 75 Ом, а во-вторых, такое незначительное рассогласование антенны с фидером (КСВ до 2) практически не влияет на ее эффективность.

Собственно излучатель выполнен из медного канатика диаметром 2...3 мм. Для того чтобы исключить обрыв коаксиального кабеля в месте его подключения к излучателю необходимо кабель 5 жестко прикрепить (например, U-образными хомутами) к Т-образному изолятору 4, который изготавливают из текстолита толщиной не менее 3 мм. Часть изолятора, которая работает на растяжение, усиливают текстолитовым бруском 6 размерами 15х25х100 мм. Оплетку и центральную жилу коаксиального кабеля припаивают к плечам 2 и 3 излучателя.

Настраивают антенну по измерениям КСВ в полосе частот. Из этих измерений находят резонансную частоту антенны, т.е. частоту, на которой КСВ минимален. Если она меньше (больше) заданной, то диполь укорачивают (удлияют). Величину, на которую надо укоротить или удлинить каждое из плеч диполя, определяют по формуле:

Здесь f2 - частота, на которую должна быть настроена антенна, а l` и f1 - соответственно первоначальная длина диполя и его резонансная частота.
В реальных условиях плечи диполя можно устанавливать под некоторым углом, несколько меньшим 180 градусов, и даже изгибать каждое из плеч (рис.2).

Рис.2. Антенна полуволновой диполь с изгибом плеч

Входное сопротивление антенны при этом несколько понижается, поэтому такие антенны целесообразно соединять 50 Ом коаксиальным кабелем. Изменится также и диаграмма направленности, которая для классического диполя имеет вид "восьмерки". Настройка этой антенны немного сложнее, поскольку влияние окружающих ее предметов сказывается обычно сильнее. Для того чтобы не "проскочить" резонансную частоту, укорачивать плечи диполя здесь следует постепенно, шаг за шагом. Этот вариант установки диполя, естественно, компромиссный, но он позволяет при незначительном снижении эффективности антенны "привязать" ее к конкретным местным условиям.

Длину излучающей части диполя можно уменьшить почти вдвое, если ввести в каждое ее плечо по "удлиняющей" катушке (рис.3).

Рис.3. Антенна полуволновой диполь с удлинняющими катушками

Чтобы не снижать существенно коэффициент полезного действия антенны, "удлиняющие" катушки должны иметь малые собственные потери, т.е. высокую (примерно 150) добротность. Кроме того они должны быть надежно защищены от воздействия атмосферной влаги.

Питание на эту антенну подают 50 Ом коаксиальным кабелем. При указанных на рис.3 размерах излучающей части катушки L1 и L2 должны иметь индуктивность около 70 мкГ. Их можно выполнить на каркасах диаметром 40 мм и длиной 80 мм, на которые наматывают по 65 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм (намотка рядовая, виток к витку). Если в распоряжении радиолюбителя имеются другие каркасы, то требуемое число витков можно оценить по формуле:

Здесь L - индуктивность катушки в мкГ; D и l - диаметр и длина катушки в см; n - количество витков. Поскольку намотка рядовая, то l = nd, где d - диаметр провода катушки в см. Необходимую резонансную частоту антенны устанавливают подбором длины внешних (14-метровых) отрезков каждого плеча.

Укороченный диполь вполне можно установить на крыше одного здания, модифицировав его в антенну типа "Inverted V" (она показана на рис.3 ). Для установки такой антенны требуется только одна мачта высотой около 15 м. Плечи диполя выполняют одновременно и функции двух (из требуемых четырех) оттяжек для крепления мачты. Как уже отмечалось, при такой высоте подвеса диполь излучает в основном под большими углами к горизонту. Однако даже с учетом этого недостатка описанная укороченная антенна IV может оказаться эффективнее несимметричных антенн, о которых речь пойдет ниже.

Недостатком всех несимметричных антенн (к ним относятся разнообразные "проволочные" антенны типа "Long Wire" , а также вертикальные излучатели типа "Ground Plane" ) является необходимость иметь хорошую "землю", т.е. заземление (в радиотехническом смысле этого слова). Реализовать хорошее заземление в городах практически невозможно, поэтому радиолюбитель, если он решает (или его заставляют обстоятельства) установить антенну с несимметричным питанием, должен позаботиться о хороших противовесах.

Входное сопротивление большинства несимметричных антенн лежит в пределах 10...30 Ом, а для укороченных антенн может составлять единицы Ом и даже доли Ома. Между тем сопротивление потерь для распостраненной системы из трех противовесов под углом 120 градусов друг к другу составляет примерно 30 Ом. Таким образом, при использовании противовесов более половины мощности, отдаваемой передатчиком, бесполезно теряется. Для эффективной работы несимметричной антенны количество противовесов должно быть 10...12, причем совсем не обязательно, чтобы все они имели длину четверть длины волны (рис.4а).

Рис.4а. Размещение противовесов по кругу

Дело в том, что наибольшее значение плотности токов ВЧ - непосредственно у основания антенны, именно здесь надо иметь наибольшее суммарное сечение проводников противовесов. Если противовесы нельзя установить по кругу (обычно дело обстоит именно так), то их следует разместить, как показано на рис.4б.

Рис.4б. Размещение противовесов неравномено

На рис.5 приведены два варианта Г-образной антенны для диапазона 160 м. Питание на обе антенны подают коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Соотношение между длинами отрезков А и Б может быть выбрано произвольным, важно лишь, чтобы их суммарная длина составляла 38 м для варианта а и 43 м для варианта б.

Рис.5а. Г-образная антенна с входным сопротивление 10 Ом

Антенна на рис.5а при длине отрезка А=10 м имеет входное сопротивление около 10 Ом. Катушка L1 имеет индуктивность 13 мкГ. Она выполнена на каркасе диаметром 50 мм и содержит 20 витков медного голого провода диаметром 0,8...1,0 мм. Длина намотки 50 мм. При мощности передатчика до 10 Вт в качестве конденсатора С можно использовать блок конденсаторов от лампового радиовещательного приемника. Настраивают антенну сначала конденсатором С, добиваясь последовательного резонанса на рабочей частоте (устанавливают по максимальной нагрузке антенной передатчика). После этого подбирают положение отвода на катушке L1 по минимуму КСВ.
Антенна, показанная на рис.5б , имеет активную составляющую входного сопротивления около 50 Ом, если длина отрезка А=10 м.

Рис.5б. Г-образная антенна с входным сопротивление 50 Ом

При настройке этой антенны сначала компенсируют конденсатором С реактивную составляющую входного сопротивления (она имеет индуктивный характер), а затем подбирают длину антенны по минимуму КСВ, каждый раз подстраивая конденсатор С. Из-за большого входного сопротивления эта антенна работает эффективнее, чем изображенная на рис.5а , но последняя проще в настройке, так как не требует тщательного подбора общей длины антенны.

В частном случае любая из этих двух антенн может начинаться непосредственно у передатчика и проходить через оконную раму на ближайший дом или какое-нибудь дерево. В этих условиях создать разветвленную систему противовесов практически невозможно, поэтому корпус передатчика надо присоединить короткими проводниками к трубам водоснабжения, отопления и к арматуре балкона (если дом железобетонный). Кроме того, такую систему "заземления" следует дополнить хотя бы одним противовесом максимально возможной длины (но не менее 5 м). Этот противовес может быть растянут на внешней стороне балкона или вдоль стены дома. К корпусу передатчика его подключают через катушку (рис.6) , индуктивность которой следует установить экспериментальным путем по минимальной величине ВЧ напряжения на корпусе передатчика (исходное значение индуктивности 200 мкГ).

Рис.6. Подключение противовеса

Это напряжение можно регистрировать простейшим ВЧ вольтметром (рис.7) , который подключают к корпусу только одним выводом.

Рис.7. Измерение высокочастотного напряжения на корпусе передатчика

Если радиолюбитель имеет возможность сделать хорошую систему противовесов, то для проведения дальних связей все же лучше установить пусть укороченную, но вертикальную антенну типа GP. Вполне приличные результаты можно получить с антеннами, имеющими высоту до 15 м.

Один из вариантов такой антенны показан на рис.8. Она состоит из вертикального излучателя (мачты) длиной 12 м, изолированного у основания от "земли". Излучатель представляет собой металлическую трубу. Он имеет так называемую верхнюю емкостную нагрузку, которая образована четырьмя проводами длиной по 15 м. Угол между этими проводами (они одновременно играют роль оттяжек) и трубой должен быть 90 градусов. Питание в антенну подают коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. При небольшой длине фидера целесообразно не устанавливать у основания антенны никаких согласующих элементов (при этом отпадает нужда в их герметизации), а работать со стоячей волной в кабеле. В этом случае обязательным является наличие на радиостанции отдельного антенного согласующего блока у передатчика, так как возможностей по согласованию у его выходного контура (обычно П-фильтра) может не хватить.

Рис.8. Вертикальная антенна типа GP

Антенна, показанная на рис.9 , имеет полную высоту около 13,5 м. Укорачивание в ней достигнуто за счет включения "укорачивающей" катушки L1 подобно тому, как это делалось в укороченном диполе, о котором рассказывалось раньше. Эта катушка должна обладать индуктивностью около 160 мкГ. Ее наматывают медным голым проводом диаметром 70 мм. Она имеет 90 витков. Длина намотки 220 мм, а полная длина вставки в трубу - 300 мм. Индуктивность согласующей катушки L2 около 10 мкГ (20 витков такого же провода, намотанного на каркас диаметром 40 мм, длина намотки 50 мм).

Рис.9. Антенна с "укорачивающей" катушкой

Настраивают эту антенну на рабочую частоту с помощью гетеродинного индикатора резонанса (подбором длины верхней секции антенны и, если этого недостаточно, - подбором числа витков катушки L1). Затем по минимуму КСВ подбирают положение отвода на катушке L2. Как и все другие укороченные излучатели, эта антенна узкополосна, ее следует настраивать на тот участок диапазона, где чаще всего ведется работа.

При тех трудностях, с которыми связана установка антенн, о направленных передающих антеннах на НЧ диапазоны, и особенно на диапазон 160 м, можно только мечтать. Но вот для приема такие антенны реализовать относительно нетрудно. Обычно они представляют собой рамки, состоящие из одного или нескольких витков. Рамочные антенны имеют два четко выраженных минимума при приеме сигнала, направленные перпендикулярно ее плоскости. Подавление сигналов с этих направлений может достигать примерно 30 дБ (пять баллов по шкале S!). Это дает возможность "убрать" помеху: сигналы другой любительской станции, гармонику от средневолновой вещательной радиостанции и т.д.
Возможный вариант выполнения рамочной антенны показан на рис.10.

Рис.10. Рамочная антенна

Она состоит из трех витков (в форме квадрата со стороной 1,5 м), образующих собственно рамку, и одного витка связи. Диаметр и марка провода некритичны, в частности, подойдет и обычный монтажный провод. Рамка помещается в электростатический экран, разомкнутый в верхней части. Экран можно выполнить из оплетки коаксиального кабеля, а в целом рамку закрепить на крестовине из дерева. Настраивают рамку на рабочую частоту конденсатором С, который должен быть надежно защищен от атмосферной влаги. К приемнику рамку подключают с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом.

"Радиоежегодник" 1983 год

Комментарии к статье: