Рамочные антенны кв диапазона своими руками. Многодиапазонная КВ антенна «Несимметричный диполь. Вариант вертикальной направленной антенны

В радиосвязи, антеннам отводится центральное место, для обеспечения лучшего ее, радиосвязи, действия антеннам следует уделять самое пристальное внимание. В сущности, именно антенна и осуществляет сам процесс радиопередачи. Действительно, передающая антенна, питаясь током высокой частоты от передатчика, производит преобразование этого тока в радиоволны и излучает их в нужном направлении. Приемная же антенна, осуществляет обратное преобразование – радиоволны в ток высокой частоты, а уже радиоприемник выполняет дальнейшие преобразования принятого сигнала.

У радиолюбителей, где всегда хочется побольше мощности, для связи с возможно более дальними интересными корреспондентами, бытует максима – лучший усилитель (КВ), это антенна.

К этому клубу по интересам, пока принадлежу несколько опосредовано. Радиолюбительского позывного нет, но интересно же! Работать на передачу нельзя, а вот послушать, составить представление, это, пожалуйста. Собственно, такое занятие называется радионаблюдение. При этом, вполне можно обменяться с радиолюбителем которого вы услышали в эфире, карточками-квитанциями, установленного образца, на сленге радиолюбителей QSL. Приветствуют подтверждения приема и многие радиовещательные КВ станции, иногда поощряя такую деятельность мелкими сувенирами с логотипами радиостанции – им важно знать условия приема их радиопередач в разных точках мира.

Радиоприемник наблюдателя может быть довольно простым, по крайней мере, на первых порах. Антенна же, сооружение не в пример более громоздкое и дорогостоящее и чем ниже частота, тем более громоздкое и дорогостоящее – все привязано к длине волны.

Громоздкость антенных конструкций, во многом вызвана и тем, что на малой высоте подвеса, антенны, особенно для низкочастотных диапазонов – 160, 80,40м, работают плохо. Так что громоздкость им обеспечивают как раз мачты с оттяжками, ну и длины в десятки, иногда сотни метров. Словом, не особенно миниатюрные штуки. Хорошо бы иметь для них отдельное поле рядом с домом. Ну, это как повезет.

Итак, несимметричный диполь.

Выше, чертеж-схема нескольких вариантов. Упомянутая там MMAНа – программа для моделирования антенн.

Условия на местности оказались таковы, что удобно умещался вариант из двух частей 55 и 29м. На нем и остановился.
Несколько слов о диаграмме направленности.

Антенна имеет 4 лепестка, «прижатых» к полотну. Чем выше частота - тем более они «прижимаются» к антенне. Но правда и усиление имеют больше. Так что на этом принципе

можно строить вполне направленные антенны, имеющие правда, в отличии от «правильных», не особенно высокое усиление. Так что размещать эту антенну нужно учитывая ее ДН.

Антенна на всех диапазонах указанных на схеме, имеет КСВ (коэффициент стоячей волны, параметр для антенны весьма важный) в пределах разумного для КВ.

Для согласования несимметричного диполя - он же Windom – нужен ШПТДЛ (широкополосный трансформатор на длинных линиях). За сим страшным названием скрывается относительно несложная конструкция.

Выглядит примерно так.

Итак, что было сделано.
Первым делом определился со стратегическими вопросами .

Убедился в наличии основных материалов, в основном конечно, подходящего провода для полотна антенны в должном количестве.
Определился с местом подвеса и «мачтами». Рекомендуемая высота подвеса – 10м. Мою деревянную мачту, стоящую на крыше дровника, по весне свернуло сходящим смерзшимся снегом - не дождалась, как не жаль, пришлось убирать. Решено было пока зацепить одну сторону за конёк крыши, высота при этом будет составлять около 7м. Маловато конечно, зато дешево и сердито. Вторую сторону удобно было подвесить на стоящей напротив дома липе. Высота там получалась 13…14м.

Что использовалось.

Инструменты.

Паяльник, понятно, с принадлежностями. Мощностью, ватт, этак на сорок. Инструмент для радиомонтажа и мелкий слесарный. Что ни будь сверлильное. Очень пригодилась мощная электрическая дрель с длинным сверлом-буром по дереву – коаксиальный кабель снижения пропустить сквозь стену. Конечно удлинитель к ней. Пользовался термоклеем. Предстоят работы на высоте – стоит позаботиться о подходящих крепких лестницах. Очень помогает чувствовать себя увереннее, вдали от земли, страховочный пояс – как у монтеров на столбах. Карабкаться наверх, конечно не очень удобно, зато можно работать уже «там», двумя руками и без особых опасений.

Материалы.

Самое главное – материал для полотна. Применил «полевку» - полевой телефонный провод.
Коаксиальный кабель для снижения, сколько нужно.
Немного радиодеталей, конденсатор и резисторы по схеме. Две одинаковые ферритовые трубочки от ВЧ фильтров на кабелях. Коуши и крепеж для тонкого провода. Маленький блок (ролик) с ухом-креплением. Подходящую пластиковую коробочку для трансформатора. Керамические изоляторы для антенны. Капроновую веревку подходящей толщины.

Что было сделано.

Первым делом отмерил (семь раз) куски проводов для полотна. С некоторым запасом. Отрезал (один раз).

Взялся за изготовление трансформатора в коробочке.
Подобрал ферритовые трубки для магнитопровода. Он изготовлен из двух одинаковых ферритовых трубочек от фильтров на кабелях мониторов. Сейчас старые мониторы на ЭЛТ просто выбрасывают и найти «хвосты» от них не особенно сложно. Можно поспрашивать у знакомых, наверняка у кого ни будь да пылится на чердаках или в гараже . Удача, если есть знакомые системные администраторы. В конце концов, в наше время, когда везде стоят импульсные блоки питания и борьба за электромагнитную совместимость ведется нешуточная, фильтры на кабелях могут быть много где, более того, такие ферритовые изделия вульгарно продаются в магазинах электронных компонентов.

Подобранные одинаковые трубочки сложены на манер бинокля и скреплены несколькими слоями липкой ленты. Намотка выполнена из монтажного провода максимально возможного сечения, такого, чтобы вся обмотка поместилась в окнах магнитопровода. С первого раза не получилось и пришлось действовать методом проб и ошибок, благо, витков совсем немного. В моем случае, под рукой не нашлось подходящего сечения и пришлось мотать двумя проводами одновременно, следя в процессе, чтобы они не перехлёстывались.

Для получения вторичной обмотки - делаем два витка двумя сложенными вместе проводами, потом вытащить каждый конец вторичной обмотки назад (в обратную сторону трубки), получим три витка со средней точкой.

Из кусочка довольно толстого текстолита, сделан центральный изолятор. Существуют специальные керамические именно для антенн, лучше конечно применять их. Поскольку все слоистые пластики пористы и как следствие весьма гигроскопичны, чтобы параметры антенны не «плавали», следует хорошенько пропитать изолятор лаком. Применил масляный глифталевый, яхтный.

Концы проводов очищены от изоляции, несколько раз пропущены через отверстия и хорошенько пропаяны с хлористым цинком (флюс «Паяльная кислота»), чтобы пропаялись и стальные жилки. Места пайки очень тщательно промываются водой от остатков флюса. Видно, что концы проводов, предварительно продеты в отверстия коробочки, где будет сидеть трансформатор, иначе придется потом продевать в эти же дырочки все 55 и 29 метров.

Припаял к местам разделки соответствующие выводы трансформатора, укоротив эти выводы до минимума. Не забывать перед каждым действием, примерять к коробочке, чтобы потом все влезло.

Из кусочка текстолита от старой печатной платы, выпилил кружок на дно коробочки, в нем два ряда дырочек. Через эти дырочки, бандажом из толстых синтетических ниток крепится коаксиальный кабель снижения. Тот, который на фото, далеко не лучший в данном применении. Это телевизионный со вспененной изоляцией центральной жилы, сама жила «моно», для навинчивающихся телевизорных разъемов. Но была в наличии бухточка трофейного. Применил ее. Кружок и бандаж, хорошенько пропитан лаком и высушены. Конец кабеля предварительно разделан.

Припаяны остальные элементы, резистор набран из четырех. Все залито термоклеем, вероятно зря – тяжеловато получилось.

Готовый трансформатор в домике, с «выводами».

Между делом было изготовлено крепление к коньку – там на самом верху две доски. Длинные полосы из кровельной стали, петелька из нержавеющей 1.5мм. Концы колечек приварены. На полосах по ряду из шести отверстий для саморезов – распределить нагрузку.

Подготовлен блок.

Керамических антенных «орешков» не добыл, применил вульгарные ролики от старинной проводки, благо, в старых деревенских домах под снос еще встречаются. По три штуки на каждый край – чем лучше изолирована антенна от «земли», тем более слабые сигналы может принять.

Примененный полевой провод с вплетенными стальными жилками и хорошо выдерживает растягивание. Кроме того, предназначен для прокладывания под открытым небом, что к нашему случаю тоже вполне подходит. Радиолюбители довольно часто изготавливают из него полотна проволочных антенн и провод неплохо себя зарекомендовал. Накоплен некоторый опыт его специфичного применения, который в первую очередь говорит, что не стоит провод сильно изгибать – лопается на морозе изоляция, влага попадает на жилы и они начинают окисляться, в том месте, через некоторое время, провод и рвется.

Сегодня, когда большая часть старого жилого фонда приватизирована, а новое, уж точно является частной собственностью, то радиолюбителю становится всё труднее устанавливать на крыше своего дома полноразмерные антенны. Кровля жилого дома является частью собственности каждого жителя дома, где они проживают, и они никогда не позволят вам лишний раз ходить по ней, и уж тем более установить некую антенну и портить фасад здания. Тем не менее, сегодня известны такие случаи, когда радиолюбитель заключает договор с ЖЭУ на аренду части кровли своей антенной, но на это нужны дополнительные финансовые средства и это совершенно другая тема. По этому, многие начинающие радиолюбители могут позволить себе только те антенны, которые можно установить на балконе или лоджии, рискуя получить замечание от управдома за порчу фасада здания нелепой выпирающей конструкцией.

Молиться Богу, чтобы какой-то «активист-всезнайка» не заикнулся о вредном излучении антенны, как от антенн сотовой связи. К сожалению надо признать, что для радиолюбителей наступила новая эра скрытности своего хобби и своих КВ антенн, несмотря на парадокс законности их в юридическом плане данного вопроса. То есть, государство разрешает выход в эфир на основании «Закона о связи РФ», а уровни разрешенной мощности соответствуют нормативам на ВЧ излучения СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96, но им приходится быть незаметными во избежание беспредметных доказательств законности своей деятельности.

Предлагаемый материал поможет разобраться радиолюбителю в антеннах с большим укорочением, способным размещаться на пространстве балкона, лоджии, на стене жилого дома или на ограниченном антенном поле. В материале «Балконные КВ антенны для начинающих» обзорно рассматриваются варианты антенн разных авторов, ранее опубликованные как в бумажном, так и в электронном виде, и подобраны для условий их установки на ограниченном пространстве.

Разъясняющие комментарии помогут понять новичку, как работает антенна. Представленные материалы нацелены на начинающих радиолюбителей для обретения навыков построения и выбора мини-антенн.

1. Диполь Герца.
2. Укороченный диполь Герца.
3. Спиральные антенны.
4. Магнитные антенны.
5. Емкостные антенны.

1. Диполь Герца

Самым классическим типом антенн неоспоримо является диполь Герца. Это длинный провод, чаще всего с размером полотна антенны в полволны. Провод антенны имеет свою емкость и индуктивность, которые распределены по всему полотну антенны, их называют распределенными параметрами антенны. Емкость антенны создает электрическую составляющую поля (Е), а индуктивная составляющая антенны, магнитную поля (Н).

Классический диполь Герца от своей природы имеет внушительные размеры и составляет половину длинный волны. Посудите сами, на частоте 7МГц длина волны составляет 300/7=42,86метра, а полволны составит 21,43метра! Немаловажными параметрами любой антенны являются её характеристики со стороны пространства, это ее апертура, сопротивление излучения, действующая высота антенны, диаграмма направленности и пр, а также со стороны питающего фидера, это входное сопротивление, наличие реактивных составляющих и взаимодействие фидера с излучаемой волной. Полуволновый диполь, это линейный широко распространенный излучатель на практике антенных технологий. Тем не менее, у любой антенны имеются свои достоинства и недостатки.

Сразу отметим, что для хорошей работы любой антенны требуется, по меньшей мере, два условия, это наличие оптимального тока смещения и эффективного формирования электромагнитной волны. КВ антенны могут быть как вертикальными, так и горизонтальными. Устанавливая полуволновый диполь вертикально, и уменьшая его высоту путём превращения четвёртой части в противовесы, мы получаем так называемый четвертьволновый вертикал. Вертикальные четвертьволновые антенны, для своей эффективной работы требует наличия хорошей «радиотехнической земли», т.к. почва планеты «Земля», обладает плохой проводимостью. Радиотехническую землю заменяют подключением противовесов. Практика показывает, что минимально необходимое число противовесов должно быть около 12, но лучше, если их количество будет превышать 20... 30, а в идеале необходимо иметь 100-120 противовесов.

Никогда не следует забывать о том, что идеальная вертикальная антенна со ста противовесами имеет КПД 47 %, а КПД антенны с тремя противовесами - менее 5 %, что наглядно отражено на графике. Мощность, подводимая к антенне с малым количеством противовесов, поглощается земной поверхностью и окружающими предметами, нагревая их. Точно такой же низкий КПД ожидает низко расположенный горизонтальный вибратор. Проще говоря, земля плохо отражает и хорошо поглощает излучаемую радиоволну, особенно когда волна ещё не сформирована в ближней зоне от антенны, подобно замутнённому зеркалу. Лучше отражает морская водная гладь и совсем не отражает песчаная пустыня. Согласно теории взаимности, параметры и характеристики антенны одинаковы как на приём, так и на передачу. Это значит, что в режиме приёма у вертикала с малым количеством противовесов происходят большие потери полезного сигнала и как следствие этого, - увеличение шумовой составляющей принимаемого сигнала.

Противовесы классического вертикала должны быть длиной не менее длины основного штыря, т.е. протекающие между штырём и противовесами токи смещения занимают определённый объём пространства, который участвует не только в формировании диаграммы направленности, но и в формировании напряженности поля. С большим приближением можно сказать, что каждой точке на штыре соответствует своя зеркальная точка на противовесе, между которыми протекают токи смещения. Дело в том, что токи смещения, как и все обычные токи, протекают по пути наименьшего сопротивления, которое в данном случае сосредоточено в объёме, ограниченном радиусом штыря. Создаваемая диаграмма направленности и будет суперпозицией (наложением) этих токов. Возвращаясь к выше сказанному, это означает, что КПД классической антенны зависит от количества противовесов, т.е. чем больше противовесов, тем больше ток смещения, тем эффективнее антенна, ЭТО ПЕРВОЕ УСЛОВИЕ хорошей работы антенны.

Идеальным случаем считается полуволновый вибратор, расположенный в открытом пространстве при отсутствии поглощающей почвы, или вертикал расположенный на цельно металлической поверхности с радиусом в 2-3 длины волны. Это необходимо для того, что бы почва земли или окружающие антенну предметы не мешали эффективному формированию электромагнитной волны. Дело в том, что формирование волны и совпадение по фазе магнитной (Н) и электрической (Е) составляющих электромагнитного поля происходит не в ближней зоне диполя Герца, а в средней и дальней зоне на расстоянии 2-3 длины волны, ЭТО ВТОРОЕ УСЛОВИЕ хорошей работы антенны. В этом и заключается основной недостаток классического диполя Герца.

Сформированная электромагнитная волна в дальней зоне, менее подвержена воздействию земной поверхности, огибает ее, отражается и распространяется в среде. Все выше изложенные весьма краткие понятия нужны для того, чтобы понимать дальнейшую суть построения любительских балконных антенн, -искать такой конструктив антенны, в котором волна формируется внутри самой антенны.

Теперь понятно, что размещение полноразмерных антенн, четверть волновой штыря с противовесами или полуволновой диполь Герца КВ диапазона практически невозможно разместить в пределах балкона или лоджии. И если радиолюбителю удалось найти доступную точку крепления антенны на противоположном от балкона или окна здании, то сегодня это считается большим везением.

2.Укороченный диполь Герца.

Имея в своём распоряжении ограниченное пространство, радиолюбителю приходится идти на компромисс и уменьшать размеры антенн. Электрически малыми считаются антенны, размеры которых не превосходят 10...20% длины волны λ. В таких случаях часто используется укороченный диполь. При укорочении антенны, уменьшается её распределённые емкость и индуктивность, соответственно её резонанс изменяется в сторону верхних частот. Для компенсации такого недостатка в антенну вводят дополнительные катушки индуктивности L и емкостные нагрузки C, как сосредоточенные элементы (рис. 1).

Максимальное КПД антенны достижимо при размещении удлиняющих катушек на концах диполя, т.к. ток на концах диполя максимален и распределен равномернее, что обеспечивает максимальную действующую высоту антенны hд = h. Включение катушек индуктивности ближе к центру диполя уменьшат её собственную индуктивность, в этом случае ток к концам диполя падает, действующая высота уменьшается, а вслед за ней и КПД антенны.

Для чего же нужна емкостная нагрузка в укороченном диполе? Дело в том, что при большом укорочении добротность антенны сильно повышается, а полоса пропускания антенны становится уже радиолюбительского диапазона. Введение емкостных нагрузок, увеличивает ёмкость антенны, снижает добротность образованного LC-контура и расширяет его полосу пропускания до приемлемой. Укороченный диполь, настраивают на рабочую частоту в резонанс либо катушками индуктивности, либо длиной проводников и емкостных нагрузок. Это обеспечивает компенсацию их реактивных сопротивлений на резонансной частоте, что необходимо по условиям согласования с фидером питания.

Примечание : Таким образом, мы компенсируем необходимые характеристики укороченной антенны для согласования её с фидером и пространством, но уменьшение её геометрических размеров ВСЕГДА ведёт уменьшению её эффективности (КПД).

Одним из примеров расчёта удлиняющей катушки индуктивности доступно описан был расчёт в Журнале "Радио", номер 5, 1999г, где расчёт ведётся от имеющегося излучателя. Катушки индуктивности L1и L2 здесь размещена в точке питания четвертьволнового диполя A и противовеса D (рис.2.). Это одно диапазонная антенна.

Рассчитать индуктивность укороченного диполя можно так же на сайте радиолюбителя RN6LLV - он даёт ссылку для скачивания калькулятора способного помочь в расчёте удлиняющей индуктивности.

Существуют и фирменные укороченные антенны (Diamond HFV5), которые имеют многодиапазонный вариант, см. Рис.3, там же её электрическая схема.

Работа антенны основана на параллельном включении резонансных элементов, настроенных на разные частоты. При переходе с одного диапазона на другой, они практически не влияют друг на друга. Катушки индуктивности L1-L5 являются удлиняющими, каждая расчитана на свой диапазон частот, точно так же как и емкостные нагрузки (продолжение антенны). Последние имеют телескопическую конструкцию, а изменением их длины способны подстраивать антенну в небольшом диапазоне частот. Антенна очень узкополосна.

* Мини - антенна на диапазон 27МГц , автором которой является С. Заугольный. Рассмотрим её работу подробнее. У автора антенна расположена на 4-м этаже панельного 9-этажного дома в проёме окна и по существу является комнатной, хотя такой вариант антенны лучше будет работать за периметром окна (балкона, лоджии). Как видно из рисунка, антенна состоит из колебательного контура L1C1, настроенного в резонанс на частоту канала связи, а катушка связи L2, выполняет роль согласующего элемента с фидером, рис. 4.а. Основным излучателем здесь являются емкостные нагрузки в виде рамок из проволоки с размерами 300*300мм и укороченный симметричный диполь состоящий из двух кусков провода по 750мм. Если учесть, что вертикально расположенный полуволновый диполь занял бы в высоту 5,5м., то антенна высотой всего 1,5м очень удобный вариант для размещения в проёме окна.

Если исключить из схемы резонансный контур и подключить коаксиальный кабель непосредственно к диполю, то резонансная частота окажется в пределах 55-60МГц. Исходя из этой схемы понятно, что частотозадающим элементом в данной конструкции является колебательный контур, а антенна укорочена в 3,7раза не в сильной степени снизила своё КПД. Если в этой конструкции использовать колебательный контур, настроенный на другие более низкие частоты КВ диапазона, конечно антенна будет работать, но с гораздо меньшим КПД. Например, если такую антенну настроить на 7МГц любительского диапазона, то коэффициент укорочения антенны от половины волны этого диапазона составит 14,3, а эффективность антенны упадёт ещё больше (на корень квадратный из 14), т.е. в 200 с лишним раз. Но с этим ни чего не поделать, приходится выбирать такой конструктив антенны, который бы был максимально эффективен. Эта конструкция ярко показывает, что излучающими элементами здесь выступает емкостные нагрузки в виде проволочных квадратов, и они луче выполняли бы свои функции, если бы были цельнометаллическими. Слабым звеном здесь является колебательный контур L1C1, который должен иметь высокую добротность-Q , а часть полезной энергии в данной конструкции бесполезно расходуется внутри пластин конденсатора С1. По этому увеличение емкости конденсатора хоть и снижает частоту резонанса, но она и снижает общий КПД данной конструкции. Проектируя данную антенну на более низкие частоты КВ диапазона, следует уделить внимание тому, что бы на резонансной частоте L1 было максимально, а C1-минимально, не забывая при этом, что емкостные излучатели являются частью резонансной системы в целом. Максимальное же перекрытие по частоте желательно проектировать не более 2-х, а излучатели находились как можно дальше от стен здания. Балконный вариант данной антенны с камуфляжем от посторонних глаз изображён на рис. 4.б. Именно подобная антенна использовалась какое-то время середины 20-го века на войсковых автомобилях в диапазоне КВ с частотой настройки 2-12МГц.

* Одно-диапазонный вариант «Неумирающая антенна Фукса» (21МГц) изображён на рис.5.а. Штырь длиной 6,3 метра (почти полволны) питается с конца параллельным колебательным контуром с таким же большим сопротивлением. Господин Фукс решил, что именно так согласуются между собой параллельный колебательный контур L1C1 и полуволновый диполь, так оно и есть... Как известно, полуволновый диполь самодостаточен и работает сам на себя, ему не нужны противовесы как четвертьволновому вибратору. Излучатель (медный провод) можно разместить в пластиковой удочке. Такую удочку на время работы в эфире можно выдвигать за пределы перил балкона и убирать обратно, но в зимнее время это создаёт ряд неудобств. В качестве «земли» для колебательного контура используется кусок провода всего 0,8 м, что очень удобно при размещении такой антенны на балконе. Одновременно это является исключительным случаем, когда в качестве заземления можно использовать цветочный горшок (шутка). Индуктивность резонансной катушки L2 составляет 1,4мкГн, она выполнена на каркасе диаметром 48мм и содержит 5 витков провода 2,4мм шагом 2,4мм. В качестве резонансного конденсатора емкостью 40 пФ, в схеме применено два отрезка коаксиального кабеля RG-6. Отрезок (С2 по схеме) является неизменной частью резонансного конденсатора длиной не более 55-60см, а более короткий отрезок (С1 по схеме) используется для точной подстройки в резонанс (15-20см). Катушка связи L1 в виде одного витка поверх катушки L2 выполняется кабелем RG-6 с разрывом в 2-3 см его оплётки, а настройка по КСВ осуществляется перемещением этого витка от средины в сторону противовеса.

Примечание : Антенна Фукса хорошо работает только в полуволновом варианте излучателя, который может быть и укороченным по типу спиральных антенн (читать ниже).

* Многодиапазонный варианта балконной антенны изображен на рис. 5.б. Она была испытана ещё в 50-х годах прошлого века. Здесь индуктивность играет роль удлиняющей катушки в режиме автотрансформатора. А конденсатор С1 на 14 МГц настраивает антенну в резонанс. Такому штырю необходима хорошее заземление, которое трудно найти на балконе, хотя для этого варианта можно использовать разветвлённую сеть труб отопления вашей квартиры, но подводить мощность более 50 Вт не рекомендуется. Катушка индуктивности L1 имеет 34 витка медной трубки диаметром 6мм, намотана на каркасе диаметром 70мм. Отводы от 2,3 и 4 витков. В диапазоне 21МГц переключатель П1замкнут, П2 разомкнут, В диапазоне 14МГц, П1 и П2 замкнуты. На 7 МГц положение переключателей как на 21МГц. В диапазоне 3,5МГц П1 и П2 разомкнуты.. Переключателем П3 определяется согласование с фидером. В обоих случаях возможно применение удилища около 5м, тогда остальная часть излучателя будет свисать к земле. Понятно, что применение таких вариантов антенн должно быть выше 2-го этажа здания.

В данном разделе представлены далеко не все примеры укорочения дипольных антенн, другие примеры укорочения линейного диполя будут представлены ниже.

3.Спиральные антенны.

Продолжая обсуждение темы укороченных антенн балконного назначения, нельзя обойти стороной спиральные антенны диапазона КВ. И конечно, необходимо напомнить о их свойствах, обладающими практически всеми свойствами диполя Герца.

Любая укороченная антенна, размеры которой не превосходят 10-20% от длины волны, относится к электрически малым антеннам.

Особенности малых антенн:

1. Чем меньше антенна, тем меньше должны быть в нём омические потери. Малые антенны, собранные из тонких проводов эффективно работать не могут, так как они испытывают увеличенные токи, а скин-эффект требует низких поверхностных сопротивлений. Особенно это касается антенн с размерами излучателей значительно менее четверти длины волны.
2. Так как напряженность поля обратно пропорциональна размерам антенны, то уменьшение размеров антенны приводит к возрастанию очень больших напряженностей полей вблизи нее, а с увеличением подводимой мощности приводит к появлению эффекта «огней Святого Эльма».
3. Силовые линии электрического поля, укороченных антенн имеют некоторый эффективный объем, в котором это поле сосредоточено. Оно имеет форму, близкую к эллипсоиду вращения. По сути, это объем ближнего квазистатического поля антенны.
4. Малая антенна с габаритами λ/10 и менее имеет добротность около 40-50 и относительную полосу пропускания не более 2%. По этому, в такие антенны приходится вводить элемент перестройки в пределах одного любительского диапазона. Такой пример легко наблюдать у магнитных антенн с малыми размерами. Расширение полосы пропускания снижает КПД антенны, по этому, нужно всегда стремиться к увеличению КПД сверхмалых антенн разными путями.

* Уменьшение размеров симметричного полуволнового диполя привело сначала к появлению удлиняющих катушек индуктивности (рис.6.а), а уменьшение её межвитковой ёмкости и максимального повышения КПД привело к появлению катушки индуктивности к конструктиву спиральных антенн с поперечным излучением. Спиральная антенна (рис.6.б.), это укороченный свернутый в спираль классический полуволновый (четвертьволновый) диполь с распределёнными индуктивностями и ёмкостями по всей длине. У такого диполя повысилась добротность, а полоса пропускания стала уже.

Для расширения полосы пропускания, укороченный спиральный диполь, как и укороченный линейный диполь, иногда оснащают емкостной нагрузкой, рис.6.б.

Поскольку при расчетах одновибраторных антенн, понятие эффективная площадь антенны (А эфф.) практикуется достаточно широко, рассмотрим возможности повышения эффективности спиральных антенн при помощи концевых дисков (емкостной нагрузки) и обратимся к графическому примеру распределения токов рис. 7. Благодаря тому, что в классической спиральной антенне катушка индуктивности (свёрнутое полотно антенны) распределена по всей длине, распределение тока вдоль антенны получается линейным, а площадь тока увеличивается незначительно. Где, Iап - ток пучности спиральной антенны, рис.7.а. А эффективная площадь антенны Аэфф. определяет ту часть площади фронта плоской волны, с которой снимает энергию антенна.

Для расширения полосы пропускания и увеличения площади эффективного излучения, практикуется установка концевых дисков, что увеличивает эффективность антенны в целом, рис.7.б.

Когда речь идет о несимметричных (четвертьволновых) спиральных антеннах, всегда нужно помнить, что Аэфф. в большой степени зависит от качества земли. По этому, следует знать, что одинаковые КПД четвертьволнового вертикала обеспечивают четыре противовеса длиной λ/4, шесть противовесов длиной λ /8 и восемь противовесов длиной λ /16. Более того, двадцать противовесов длиной λ /16 обеспечивают такой же КПД, как и восемь противовесов длиной λ /4. Становится понятным, почему балконные радиолюбители пришли к полуволновому диполю. Он работает сам на себя (см. рис. 7.в.), силовые линии замкнуты на свои элементы и «земля», как в конструкциях на рис.7.а;б. ему не нужна. Кроме того спиральные антенны так же могут снабжаться сосредоточенными элементами удлинения-L (или укорочения-C) электрической длины спирального излучателя, а их длина спирали может отличаться от полноразмерной спирали. Примером тому может послужить конденсатор переменной ёмкости (будет рассмотрен ниже), который можно рассматривать не только как элемент настройки последовательного колебательного контура, но и элементом укорочения. Так же спиральная антенна для носимых станций на диапазон 27МГц (рис.8). Здесь присутствует удлиняющая катушка индуктивности для короткой спирали.

* Компромиссное решение можно углядеть в конструкции Валерия Проданова (UR5WCA), - балконная спиральная антенна 40-20м с коэффициентом укорочения К=14, вполне достойна внимания радиолюбителей лишённых кровли, см. Рис.9.

Во первых она много-диапазонная (7/10/14МГц), во вторых, для увеличения её эффективности, автор удвоил количество спиральных антенн и соединил их синфазно. Отсутствие емкостных нагрузок в данной антенне обусловлено тем, что расширение полосы пропускания и Аэфф. антенны достигается синфазным включением в параллель двух одинаковых элементов излучения. Каждая антенна мотается медным проводом на ПХВ трубе диаметром 5см, длина провода каждой антенны составляет полволны на диапазон 7МГц. В отличие от антенны Фукса, эта антенна имеет согласование с фидером посредством широкополосного трансформатора. Выход трансформатора 1 и 2 имеет синфазное напряжение. Вибраторы в авторском варианте стоят друг от друга на расстоянии всего 1м, это ширина балкона. С расширением этого расстояния в пределах балкона, усиление будет возрастать незначительно, но полоса пропускания антенны расширится ощутимо.

* Радиолюбитель Гарри Элингтон (WA0WHE, источник "QST", 1972, январь. Рис.8.) построил спиральную антенну на 80м с коэффициентом укорочения около К=6,7, которая в своём саду может быть замаскирована под опору ночного фонаря или флагштока. Как видно из его комментарий, зарубежные радиолюбители тоже заботятся о своём относительном спокойствии, хотя антенна установлена на частном подворье. Со слов автора, спиральная антенна с емкостной нагрузкой на трубе диаметром 102мм, высотой около 6-ти метров и противовесом из четырех проводов, легко достигает КСВ в 1,2-1,3, а при КСВ=2 работает в полосе пропускания шириной до 100 кГц. Электрическая длина провода в спирали составила так же полволны. Питание полуволновой антенны осуществляется с конца антенны по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 50 Ом через КПЕ -150пФ, который превратил антенну в последовательный колебательный контур (L1C1)с излучающей индуктивностью спирали.

Конечно, в эффективности на передачу вертикальная спираль уступает классическому диполю, но по утверждению автора, на приём эта антенна на много лучше.

* Свёрнутые в комок антенны

Чтобы уменьшить размеры линейного полуволнового диполя, его не обязательно скручивать в спираль.

В принципе, спираль можно заменить и другими формами сворачивания полуволнового диполя, к примеру, по Минковскому, рис. 11. На подложке с размерами 175мм х175мм можно разместить диполь с фиксированной частотой в 28,5МГц. Но фрактальные антенны очень узкополосны, а для радиолюбителей представляют только познавательный интерес преобразования своих конструкций.

Используя другой метод укорочения размеров антенн, полуволновый вибратор, или вертикал можно укоротить, сжимая его в форму меандра, рис.12. При этом, параметры антенны типа вертикал или диполь изменяются незначительно при сжимании их не более чем вдвое. При равенстве горизонтальной и вертикальной частей меандра, усиление меандр-антенны уменьшается примерно на 1 дБ, а входное сопротивление близко к 50 Ом, что позволяет питать такую антенну непосредственно 50-омным кабелем. Дальнейшее уменьшение размеров (НЕ длины провода) приводит к уменьшению коэффициента усиления и входного сопротивления антенны. Тем не менее, производительность меандр-антенны для коротковолнового диапазона характеризуется повышенным сопротивлением излучения относительно линейных антенн с таким же укорочением провода. Экспериментальные исследования показали, что с высотой меандра 44см и с 21 элементами на резонансной частоте 21.1 МГц, импеданс антенны составил 22 Ом, в то время как линейный вертикал той же длины имеет импеданс в 10-15раз меньше. Благодаря наличию горизонтальных и вертикальных участков меандра, антенна принимает и излучает электромагнитные волны как горизонтальной, так и вертикальной поляризации.

Сжимая или растягивая его, можно добиться резонанса антенны на требуемой частоте. Шаг меандра может составлять 0,015λ, однако этот параметр некритичен. Вместо меандра можно использовать проводник с треугольными изгибами или спиралью. Необходимую длину вибраторов можно определить экспериментально. За отправную точку можно положить, что длина "распрямленного" проводника должна быть около четверти длины волны для каждого плеча разрезного вибратора.

* «Спираль Тесла» в балконной антенне. Следуя заветной цели, уменьшить размеры балконной антенны и свести к минимуму потери в Аэфф, радиолюбители вместо концевых дисков стали использовать более технологичную, чем меандр, плоскую «спираль Тесла», используя её как удлиняющую индуктивность укороченного диполя и концевую ёмкость одновременно (рис.6.а.). Распределение магнитного и электрического полей в плоской катушке индуктивности Тесла показано на рис. 13. Это соответствует теории распространения радиоволны, где поле-Е и поле-Н взаимно перпендикулярны.

В антеннах с двумя плоскими спиралями Тесла также нет ни чего сверхъестественного, а потому правила построения антенны «спираль Тесла», остаются классическими:

• электрическая длина спирали может представлять из себя антенну с несимметричным питанием как четвертьволновый вертикал, так и свёрнутый полуволновый диполь.
• Чем больше шаг намотки и больше её диаметр, тем выше её эффективность и наоборот.
• Чем больше расстояние между концами свёрнутого полуволнового вибратора, тем выше его эффективность и наоборот.

Словом, мы получили свёрнутый полуволновой диполь в виде плоских катушек индуктивности по его концам, см. Рис.14. В какой степени уменьшить или увеличить ту или иную конструкцию, решает радиолюбитель после выхода на свой балкон с рулеткой (после согласования с последней инстанцией, с мамой или с женой).

Использование плоской катушки индуктивности с большими зазорами между витками на концах диполя, решается сразу две задачи. Это компенсация электрической длины укороченного вибратора распределённой индуктивностью и ёмкостью, а так же увеличения эффективной площади укороченной антенны Аэфф, расширения ее полосы пропускания одновременно, как на рис. 7.б.в. Такое решение упрощает конструкцию укороченной антенны и позволяет работать всем рассредоточенным LC - элементам антенны с максимальной отдачей. Здесь отсутствуют нерабочие элементы антенны, к примеру как ёмкость в магнитных ML -антеннах, и индуктивность в ЕН -антеннах. Следует помнить, что скин-эффект последних требует толстых и высоко-проводимых поверхностей, но рассматривая антенну с катушкой индуктивности Тесла, мы видим, что свёрнутая антенна повторяет электрические параметры обычного полуволнового вибратора. При этом распределение токов и напряжений по всей его длине полотна антенны подчинены законам линейного диполя и остаются без изменений за некоторым исключением. По этому, необходимость в утолщении элементов антенны (спираль Тесла) полностью отпадает. Кроме того не расходуется мощность на нагрев элементов антенны. Перечисленные выше факты заставляет задуматься о высокой бюджетности данной конструкции. А простота её изготовления с руки тому, кто хоть раз в жизни держал в руках молоток и бинтовал свой палец.

Такую антенну с некоторым натягом можно назвать индуктивно емкостной, в которой присутствуют LC-элементы излучения или антенной «спираль Тесла». Кроме того, учет ближнего поля (квазистатического) теоретически может дать еще большие значения напряженностей, что подтверждают полевые испытания данной конструкции. ЕН-поле создаётся в теле антенны и соответственно эта антенна менее зависима от качества земли и окружающих предметов, что по сути является находкой для семейства балконных антенн. Не секрет, что такие антенны уже давно существуют в среде радиолюбителей, а в этой публикации подаётся материал по трансформации линейного диполя в спиральную антенну с поперечным излучением, далее в укороченную антенну с условным названием «спираль Тесла». Плоскую спираль можно мотать проводом 1,0-1,5мм, т.к. на конце антенны присутствует высокое напряжение, а ток минимален. Провод диаметром 2-3мм, ненамного улучшит КПД антенны, но ощутимо истощит ваш кошелёк.

Примечание: Проектирование и изготовление укороченных антенн типа «спиральная» и «спираль Тесла» с электрической длиной λ/2, выгодно отличается от спирали электрической длиной λ/4 ввиду отсутствия хорошей «земли» на балконе.

Питание антенны.

Антенну со спиралями Тесла мы рассматриваем как симметричный полуволновой диполь, свёрнутый в две параллельные спирали по его концам. Их плоскости параллельны друг другу, хотя могут быть в одной плоскости, рис. 14. Его входное сопротивление лишь немногим отличается от классического варианта, поэтому здесь применимы классические варианты согласования.

Линейная антенна Windom см. Рис.15. относится к вибраторам с несимметричным питанием, она отличается «неприхотливостью» в части касающейся согласования с трансивером. Уникальность антенны Windom заключается в её применении на нескольких диапазонах и простоте изготовления. Преобразуя данную антенну в «спирали Тесла», в пространстве симметричная антенна будет выглядеть как на рис. 16.а,- с Гамма-согласованием, а несимметричный диполь Windom, рис.16.б.

Решать, какой вариант антенны выбрать для осуществления своих планов по превращению своего балкона в «антенное поле» лучше ознакомившись с этой статьёй до конца. Конструктив балконных антенн выгодно отличается о полноразмерных тем, что их параметры и прочие комбинации можно производить не выходя на крышу своего дома и не травмировать лишний раз управдома. Кроме того, эта антенна является практическим пособием для начинающих радиолюбителей, когда можно практически «на коленках» узнать все азы построения элементарных антенн.

Сборка антенны

Исходя из практики, длину провода составляющего полотно антенны лучше взять с небольшим запасом, чуть большим на 5- 10% его расчетной длины, это должен быть изолированный одножильный медный провод для электромонтажа диаметром 1,0-1,5мм. Несущая конструкция будущей антенны собирается (методом пайки) из труб ПВХ отопления. Конечно, ни в коем случае нельзя применять трубы с армированной алюминиевой трубой. Для проведения эксперимента подойдут и сухие деревянные палки, см. Рис.17.

Российскому радиолюбителю нет необходимости рассказывать пошаговую сборку несущей конструкции, ему достаточно взглянуть на оригинал изделия издалека. Тем не менее, при сборке антенны Windom или симметричного диполя, стоит сначала отметить расчётную точку питания на полотне будущей антенны и закрепить её посреди траверсы, где и будет производиться питание антенны. Естественно, что длина траверсы входит в общий электрический размер будущей антенны и чем она длиннее, тем выше эффективность антенны.

Трансформатор

Импеданс антенны симметричного диполя, составит чуть меньше 50 Ом, по этому, схему подключения см. рис.18.а. можно устроить простым включением магнитной защёлки или использовать гамма согласование.

Сопротивление свёрнутой антенны «Windom» имеет чуть меньше 300 Ом, по этому можно воспользоваться данными таблицы 1, которая подкупает своей универсальностью с использованием всего одной магнитной защёлки.

Ферритовый сердечник (защёлку) перед установкой на антенну необходимо протестировать. Для этого вторичную обмотку L2 подключают к передатчику, а первичную L1 к эквиваленту антенны. Проверяют КСВ, нагрев сердечника, а так же потери мощности в трансформаторе. Если при заданной мощности сердечник греется, то кол-во ферритовых защёлок нужно удвоить. Если есть недопустимые потери в мощности, то необходимо подобрать феррит. Отношение потерь по мощности к дБ см. табл.2.

Как бы не был удобен феррит, я всё же считаю, что для излучаемой радиоволны любой мини-антенны, где сосредоточено огромное ЕН-поле, он является «чёрной дырой». Близкое расположение феррита, уменьшает эффективность мини-антенны в µ/100 раз, а все попытки сделать антенну как можно эффективнее становятся напрасными. По этому, в мини-антеннах наибольшее предпочтение отдаётся трансформаторам с воздушным сердечником, рис. 18.б. Такой трансформатор, работающий в диапазоне 160-10м, мотается сдвоенным проводом 1,5мм на каркасе диаметром 25 и длиной 140мм, 16 витков с длиной намотки100мм.

Стоит ещё помнить, что фидер такой антенны испытывает на своей оплётке большую напряжённость излучаемого поля и создает в ней напряжение, отрицательно влияющее на работу трансивера в режиме передачи. Устранить антенный эффект лучше запирающим фидер-дросселем без использования ферритовых колец, см. Рис.19. Это 5-20 витков коаксиального кабеля, намотанных на каркасе диаметром 10 - 20 сантиметров.

Такие фидер-дроссели можно устанавливать в непосредственной близости от полотна (тела) антенны, но лучше выйти за предел большой концентрации поля и установить на расстоянии около 1,5-2м от полотна антенны. Не помешает второй такой дроссель, установленный на расстоянии λ/4 от первого.

Настройка антенны

Настройка антенны приносит огромное удовольствие и более того, такой конструктив рекомендуется использовать для проведения лабораторных работ в профильных колледжах и ВУЗах, не выходя из лаборатории, по теме «Антенны».

Настройку можно начать с поиска частоты резонанса и настройки КСВ антенны. Она заключается в перемещении точки питания антенны в ту или другую сторону. Нет необходимости для и уточнения точки питания передвигать трансформатор или питающий кабель вдоль траверсы и нещадно резать провода. Здесь всё рядом и просто.

Достаточно на внутренних концах плоских спиралей с одной и с другой стороны сделать ползунки в виде «крокодильчиков», как показано на рис.20. За ранее предусмотрев несколько увеличить длину спирали с учётом настройки, передвигаем ползунки с разных сторон диполя на одинаковую длину, но в противоположных направлениях, тем самым мы перемещаем точку питания. Результатом настройки будет ожидаемый КСВ не более 1,1-1,2 на найденной частоте. Реактивные составляющие должны быть минимальны. Конечно, как и любая антенна, она должна находиться на месте, максимально приближенном к условиям места установки.

Вторым этапом будет настройка антенны точно в резонанс, это достигается методом укорочения или удлинения вибраторов с обоих сторон на равные кусочки провода теми же ползунками. Т.е, увеличить частоту настройки можно укорочением обоих витков спирали на одинаковый размер, а уменьшить частоту, напротив, удлинением. По окончании настройки на будущем месте установки, необходимо все элементы антенны надёжно соединить, изолировать и закрепить.

Усиление антенны, полоса пропускания и угол излучения

Со слов практикующих радиолюбителей эта антенна имеет более низкий углом излучения около 15 градусов, чем полноразмерный диполь и больше пригоден для DX-связей. Диполь «спираль Тесла», имеет ослабление -2,5 дБ по отношению к полноразмерному диполю, установленному на такой же высоте от земли (λ/4). Полоса пропускания антенны по уровню -3Дб составляет 120—150кГц! При горизонтальном размещении, описываемая антенна имеет восьмерочную диаграмму направленности как у полноразмерного полуволнового диполя, а минимумы диаграммы направленности обеспечивают затухание до - 25 дБ. Улучшить эффективность антенны можно, как и в классическом варианте, путем увеличения высоты размещения. Но при размещении антенн в одинаковых условиях на высотах λ/8 и ниже, антенна «спираль Тесла» будет эффективнее полуволнового диполя.

Примечание : Все данные антенны «спираль Тесла» выглядят идеально, но даже если такая компоновка антенны будет хуже диполя на 6дБ, т.е. на один балл по шкале S-метра, то это уже замечательно.

Другие конструктивы антенн.

С диполем на диапазон 40 метров и с другими конструкциями диполей вплоть до диапазона 10м теперь всё понятно, но вернёмся к спиральному вертикалу на диапазон 80м (рис.10.). Здесь предпочтение отдаётся спиральной антенне в полволны, а потому «земля» здесь необходима только номинально.

Питание таких антенн можно осуществлять как на рис.9 посредством суммирующего трансформатора или на рис.10. конденсатором переменной ёмкости. Конечно, во втором случае полоса пропускания антенны будет значительно уже, но у антенны есть возможность перестраиваться по диапазону и всё же согласно авторской информации необходимо хоть какое-то заземление. Наша задача, - находясь на балконе, избавиться от него. Так как питание антенны осуществляется с конца (в "пучности" напряжения), то входное сопротивление укороченной полуволновой спиральной антенны может составлять около 800-1000 Ом. Эта величина зависит от высоты вертикальной части антенны, от диаметра «спирали Тесла» и от расположения антенны относительно окружающих предметов. Для согласования высокого входного сопротивления антенны с низким сопротивлением фидера (50Ом) можно использовать высокочастотный автотрансформатор в виде катушки индуктивности с отводом (рис.21.а), что широко практикуется в полуволновых, вертикально расположенных линейных антеннах на 27МГц фирмами SIRIO, ENERGY и пр.

Данные согласующего автотрансформатора для полуволновой антенны Си-Би диапазона 10-11м:

D = 30мм; L1=2 витка; L2 = 5 витков; d=1,0мм; h=12-13 мм. Расстояние между L1 и L2 = 5мм. Катушки мотается на одном пластиковом каркасе виток к витку. Кабель подключается центральной жилой к отводу 2 витка. Полотно (конец) полуволнового вибратора подключается к "горячему" выводу катушки L2. Мощность, на которую рассчитан автотрансформатор, до 100 Вт. Возможен подбор отвода катушки.

Данные согласующего автотрансформатора для полуволновой антенны типа спираль диапазона 40м:

D = 32мм; L1=4,6мкГн; h=20 мм; d=1,5мм; n=12 витков. L2=7,5мкГн; ; h=27 мм; d=1,5мм; n=17 витков. Катушка мотается на одном пластиковом каркасе. Кабель подключается центральной жилой к отводу. Полотно антенны (конец спирали) подключается к "горячему" выводу катушки L2. Мощность, на которую рассчитан автотрансформатор, 150 -200Вт. Возможен подбор отвода катушки.

Размеры антенны «спираль Тесла» диапазона 40м: общая длина провода 21м, траверса высотой 0,9-1,5м диаметром 31мм, на радиально установленных спицах по 0,45м. Наружный диаметр спирали составит 0,9м

Данные согласующего автотрансформатора для антенны типа спираль диапазона 80м: D = 32мм; L1=10,8мкГн; h=37 мм; d=1,5мм; n=22 витков. L2=17,6мкГн; ; h=58 мм; d=1,5мм; n=34 витков. Катушка мотается на одном пластиковом каркасе. Кабель подключается центральной жилой к отводу. Полотно антенны (конец спирали) подключается к "горячему" выводу катушки L2. Возможен подбор отвода катушки.

Размеры антенны «спираль Тесла» диапазона 80м: общая длина провода 43м, траверса высотой 1,3-1,5м диаметром 31мм, на радиально установленных спицах по 0,6м. Наружный диаметр спирали составит 1,2м

Согласование с полуволновым спиральным диполем при питании его с конца, можно осуществлять не только посредством автотрансформатора, но и по Фуксу, параллельным колебательным контуром, см. Рис.5.а.

Примечание:

• При питании полуволновой антенны с одного конца, настройку в резонанс можно производить с любого конца антенны.
• При отсутствии хоть какого-то заземления, на фидер необходимо установить запирающий фидер-дроссель.

Вариант вертикальной направленной антенны

Имея пару антенн «спираль Тесла» и некоторую территорию для их размещения, можно создать антенну направленного действия. Напомню, что все операции с этой антенной полностью идентичны с антеннами линейных размеров, а необходимость свёртывания их обусловлена не модой на мини-антенны, а на отсутствие мест размещения линейных антенн. Использование двухэлементных направленных антенн с расстоянием между ними 0,09-0,1λ позволяет спроектировать и построить антенну «спираль Тесла» направленного действия.

Данная идея взята из «KB ЖУРНАЛ» N 6 за 1998г. Эта антенна отлично описана Владимиром Поляковым (RA3AAE), которую можно найти на просторах Интернет. Суть антенны заключается в том, что две вертикальные антенны, расположенные на расстоянии 0,09λ питаются противофазно одним фидером (одна оплёткой, другая центральной жилой). Питание производится по типу той же антенны Windom, только с однопроводным питанием, рис.22.. Сдвиг фаз между противоположными антеннами создаётся их настройкой ниже и выше по частоте, как в классических направленных антеннах Яги. А согласование с фидером осуществляется простым перемещения точки питания вдоль полотна обоих антенн, уходя от нулевой точки питания (середины вибратора). При передвижении точки питания от середины на некоторое расстояние Х, можно добиться сопротивления от 0 до 600 Ом как в антенне Windom. Нам же понадобится сопротивление всего около 25 Ом, поэтому смещение точки питания от середины вибраторов будет очень незначительным.

Электрическая схема предлагаемой антенны с ориентировочными размерами, приведенными в длинах волн, показана на рис.22. А практическая настройка антенны «спираль Тесла» на нужное сопротивление нагрузки вполне выполнима по технологии рис.20. Питание антенны производится в точках ХХ непосредственно фидером с волновым сопротивлением 50 Ом, а его оплётку необходимо изолировать запирающим фидер-дросселем см. Рис.19.

Вариант вертикальной направленной спиральной антенны на 30м по RA3AAE

Если по каким-то причинам радиолюбителя не устраивает вариант антенны «спираль Тесла», то вполне осуществим вариант антенны со спиральными излучателями, рис.23. Приведём её расчёт.

Используем длину провода спирали полволны:

λ=300/МГц =З00/10,1; λ /2 -29,7/2=14,85. Примем 15м

Рассчитаем шаг на мотки на трубе диаметром 7,5см, длиной намотки спирали =135см:

Длина окружности L=D*π = -7,5см*3,14=23,55см.=0,2355м;

кол-во витков полуволнового диполя -15м/ 0,2355=63,69= 64 витка;

шаг намотки на рубе длиной 135см. - 135см./64=2,1см..

Ответ : на трубе диаметром 75мм наматываем 15 метров медного провода диаметром 1-1,5мм в количестве 64 витка с шаг намотки =2см.

Расстояние между одинаковыми вибраторами составит 30*0,1=3м.

Примечание : расчёты антенны велись с округлением на возможность укорачивания провода намотки во время настройки.

Для увеличения тока смещения и удобства настройки, по концам вибраторов необходимо сделать небольшие регулируемые емкостные нагрузки, а на фидер, в месте подключения необходимо одеть запирающий -фидер-дроссель. Смещённые точки питания соответствуют размерам на рис. 22. Следует помнить, что однонаправленность в данной конструкции достигается сдвигом фаз между противоположными спиралями за счёт настройки их с разностью на 5-8% по частоте, как в классических направленных антеннах Уда-Яги.

Свёрнутая «Базука»

Как известно, шумовая обстановка в любом городе оставляет желать лучшего. Это касается и частотного радиоспектра ввиду татального использования импульсных преобразователей питания бытовой техники. По этому мной была принята попытка использовать в антенне «спираль Тесла» хорошо зарекомендовавшую себя в этом отношении антенну типа «Базука». В принципе это тот же полуволновый вибратор с замкунтой системой, как и все петлевые антенны. Разместить её на траверсе представленную выше не составило особого труда. Эксперимент проводился на частоте 10,1МГц. В качестве полотна антенны использовался телевизионный кабель диаметром 7мм. (рис.24). Главное, что бы оплётка кабеля была не алюминиевая как его оболочка, а медная.

На этом «прокалываются» даже опытные радиолюбители, принимая при покупке оплётку кабеля серого цвета за лужёную медь. Поскольку здесь идёт речь QRP - антенне для балкона, а подводимые мощности до 100 Вт, то такой кабель будет вполне пригоден. Коэффициент укороения такого кабеля с вспененным полиэтиленом сосотавляет около 0,82. По этому длина L1 (рис.25.) для частоты 10,1МГц. Составила по 7.42см, а длина удлиняющих проводников L2 с данной компоновке антенны составила по 1,83см. Входное сопротивление свёрнутой«Базуки» после монтажа на открытой местности составило около 22-25 Ом и ни чем не регулируется. По этому здесь потребовался трансформатор 1:2. В пробном варианте он был сделан на ферритовой защёлке простыми проводами от звуковых колонок с соотношением витков по табл.1. Другой вариант трансформатора 1:2 изображён на рис. 26.

Апериодическая широкополосная антенна «Базука»

Ни один радиолюбитель, имеющий в своём распоряжении даже антенное поле на кровле своего дома или во дворе котеджа, не откажется от обзорной широкополосной антенны на основе фидера свёрнутого в спираль Тесла. Классический вариант апериодической антенны с нагрузочным резистором известен многим, здесь антенна «Базука» выполняет роль широкополосного вибратора, а её полоса пропускания как и в классических вариантах имеет большое перекрытие в сторону высших частот.

Схема антенны изображена на рис. 27, а мощность резистора составляет около 30% от подводимой мощности к антенне. Если антенна используется только как приёмная, вполне достаточно мощности резистора 0,125Вт. Стоит отметить, что антенна «спираль Тесла», установленная горизонтально имеет восьмерочную диаграмму направленности и способна для проведения пространственной селекции радиосигналов. Установленная вертикально, она имеет круговую диаграмму направленности.

4.Магнитные антенны.

Вторым, не менее популярным типом антенн выступает индуктивный излучатель с укороченными размерами, это магнитная рамка. Магнитная рамка была открыта в 1916 году К. Брауном и использовалась до 1942 года, как приемная в радиоприемниках и радиопеленгаторах. Это тоже открытый колебательный контур с периметром рамки менее ≤ 0,25 длины волны, ее называют “magnetic loop” (магнитная петля), а сокращённое название приобрело аббревиатуру - ML . Активным элементом magnetic loop является индуктивность. В 1942 году, радиолюбитель с позывным радиосигнала W9LZX впервые использовал подобную антенну на вещательной миссионерской станции HCJB, расположенной в горах Эквадора. Благодаря этому магнитная антенна сразу завоевала радиолюбительский мир и с тех пор широко используется в любительской и профессиональной связи. Магнитные рамочные антенны являются одним из интереснейших типов малогабаритных антенн, которые удобно располагать как на балконах, так и на подоконниках.

Она имеет вид петли из проводника, которая подключена к конденсатору переменной емкости для достижения резонанса, где петля является излучающей индуктивностью колебательного LC-контура. Излучателем здесь является только индуктивность в виде петли. Размеры такой антенны очень малы, а периметр рамки составляет как правило 0,03- 0,25 λ. Максимальное КПД magnetic loop может достигать 90% относительно диполя Герца, см. рис.29.а. Емкость С в этой антенне не участвует в процессе излучения и несет в себе чисто резонансный характер как в любом колебательном контуре, рис. 29.б..

КПД антенны сильно зависит от активного сопротивления полотна антенны, от ее размеров, от размещения в пространстве, но в большей мере от материалов, используемых для конструкции антенны. Полоса пропускания рамочной антенны обычно составляет от единиц до десятков килогерц, что связано с высокой добротностью образованного LC-контура. По этому, эффективность ML-антенны в сильной степени зависит от её добротности, чем выше добротность, тем выше ее эффективность. Такую антенну применяют и в качестве передающей. При малых размерах рамки амплитуда и фаза тока, протекающего в рамке, практически постоянны по всему периметру. Максимум интенсивности излучения соответствует плоскости рамки. В перпендикулярной плоскости рамки, диаграмма направленности имеет острый минимум, а общая диаграмма рамочной антенны имеет форму «восьмёрки».

Напряжённость электрического поля Е электромагнитной волны (В/м) на расстоянии d от передающей рамочной антенны, вычисляется по формуле:

ЭДС E , индуктируемая в приёмной рамочной антенне, вычисляется по формуле:

Восьмерочная диаграмма направленности рамки позволяет использовать ее минимумы диаграммы с целью отстройки её в пространстве от близко расположенных помех или нежелательного излучения в определенном направлении в ближних зонах до 100 км.

При изготовлении антенны, требуется соблюдение соотношений диаметров излучающего кольца и витка связи D/d как 5/1. Виток связи изготавливается из коаксиального кабеля, находится в непосредственной близости от излучающего кольца в противоположной стороне от конденсатора, и выглядит как на рис.30.

Поскольку в излучающей рамке протекает большой ток, достигающий десятки ампер, рамка в диапазонах частот 1,8-30 МГц изготавливается из медной трубки диаметром порядка 40-20 мм, а конденсатор настройки в резонанс не должен иметь трущихся контактов. Его пробивное напряжение должно составлять не менее 10 кВ при подводимой мощности до 100 Вт. Диаметр излучающего элемента зависит от диапазона используемых частот и рассчитывается от длины волны высокочастотной части диапазона, где периметр рамки Р = 0,25λ, считая от верхней частоты.

Пожалуй одним из первых после W9LZX , германский коротковолновик DP9IV с антенной ML установленной на окне, при мощности передатчика всего 5 Вт, в диапазоне 14 МГц провел QSO с многими странами Европы, а при мощности 50 Вт — и с другими континентами. Именно эта антенна стала отправной точкой для проведения экспериментов российских радиолюбителей, см. Рис.31.

Желание создать экспериментальную компактную комнатную антенну, которую так же смело можно называть ЕН-антенной, при плотном сотрудничестве с Александром Грачёвым (UA6AGW ), Сергей Тетюхин (R3PIN) сконструировал следующий шедевр, см. Рис.32.

Именно такой, невысоко бюджетный конструктив комнатного варианта ЕН-антенны может порадовать радиолюбителя-новосёла или дачника. Схема антенны включает в себя, как магнитный излучатель L1;L2, так и емкостной в виде телескопических «усов».

Особого внимания в этой конструкции (R3PIN) заслуживает резонансная система согласования фидера с антенной Lсв; С1, которая ещё раз увеличивает добротность всей антенной системы и позволяет несколько поднять усиление антенны в целом. В качестве первичного контура совместно с «усами» как в конструкции Якова Моисеевича, здесь выступает оплётка кабеля полотна антенны. Длиной этих «усов» и положением их в пространстве, легко добиться резонанса и наиболее эффективной работы антенны в целом по индикатору тока в рамке. А обеспечение антенны индикаторным прибором позволяет считать этот вариант антенны вполне законченным конструктивом. Но какими бы не были конструкции магнитных антенн, всегда хочется поднять её эффективность.

Двух-рамочные магнитные антенны в виде восьмёрки сравнительно недавно начали появляться в среде радиолюбителей, см. Рис.33. Её апертура в два раза больше по сравнению с классической. Конденсатором С1 можно изменять резонанс антенны с перекрытием по частоте в 2-3 раза, а общий периметр окружности двух петель ≤ 0,5λ. Это соизмеримо с полуволновой антенной, а её малая апертура излучения компенсируется повышенной добротностью. Согласование фидера с такой антенной лучше осуществлять посредством индуктивной связи.

Теоретическое отступление : Двойную петлю можно рассматривать как смешанную колебательную систему LL и LC-системы. Здесь для нормальной работы оба плеча нагружены на среду излучения синхронно и синфазно. Если на левое плечо подается положительная полуволна, то и на правое плечо подается точно такая же. Зародившаяся в каждом плече ЭДС самоиндукции будет по правилу Ленца противоположна ЭДС индукции, но так как ЭДС индукции каждого плеча противоположны по направлению, то ЭДС самоиндукции будет всегда совпадать с направлением индукции противоположного плеча. Тогда индукция в катушке L1 будет суммироваться с самоиндукцией от катушки L2, а индукция катушки L2 - с самоиндукцией L1. Так же, как и в LC - контуре, суммарная мощность излучения может в несколько раз превосходить входную мощность. Подача энергии может осуществляться на любую из катушек индуктивности и любым способом.

Двойная рамка изображена на рис.33.а.

Конструктив двух-рамочной антенны, где L1 и L2 включены между собой в виде восьмёрки. Так появилась двух-рамочная ML. Назовём её условно ML-8.

У ML-8 в отличии от ML появилась своя особенность, - у неё может быть два резонанса, колебательный контур L1;С1 имеет свою резонансную частоту, а L2;С1 имеет свою. В задачи конструктора входит добиться единства резонансов и соответственно максимального КПД антенны, следовательно, размеры петель L1; L2 и их индуктивности должны быть одинаковы. На практике инструментальная погрешность в пару сантиметров изменяет ту, или другую индуктивность, частоты настройки резонансов несколько расходятся, а антенна получает определённую дельту по частоте. Кроме того удвоенное включение идентичных антенн расширяет полосу пропускания антенны в целом. Иногда конструкторами это делается умышленно. На практике ML-8 активно используют радиолюбители с позывными радиосигналов RV3YE; US0KF; LZ1AQ; K8NDS и др. однозначно утверждая, что такая антенна работает значительно лучше одно-рамочной, а изменение её положения в пространстве можно легко управлять пространственной селекцией. Предварительные расчёты показывают, что у ML-8 для диапазона 40 метров, диаметр каждой петли при максимальном КПД составит чуть меньше 3-х метров. Понятно, что такую антенну можно устанавливать только на улице. А мы мечтаем об эффективной ML-8 антенне для балкона или даже для подоконника. Конечно, можно уменьшить диаметр каждой петли до 1 метра и настроить резонанс антенны конденсатором С1 на необходимую частоту, но КПД такой антенны упадёт более чем в 5 раз. Можно пойти другим путём, сохранить расчётную индуктивность каждой петли, используя в ней не один, а два витка, оставив резонансный конденсатор с тем же номиналом, соответственно и добротность антенны в целом. Несомненно, что апертура антенны уменьшится, но количество витков «N» частично возместит эту потерю, согласно представленной ниже формулы:

Из приведённой формулы видно, что количество витков N является одним из множителей числителя и стоит в одном ряду, как с площадью витка-S, так и, с его добротностью-Q.

К примеру, радиолюбитель OK2ER (см. Рис.34.) посчитал возможным использовать 4-х витковой ML диаметром всего 0,8м в диапазоне 160-40м.

Автор антенны сообщает, что на 160 метрах антенна работает номинально и больше используется им для радионаблюдения. В диапазоне 40м. достаточно воспользоваться перемычкой, уменьшающей рабочее количество витков вдвое. Обратим внимание на используемые материалы, - медная труба петли взята от водяного отопления, клипсы, соединяющие их в общий монолит, используются для монтажа водопроводных пластиковых труб, а герметичный пластиковый ящик приобретён в магазине электрики. Согласование антенны с фидером емкостное, и выполняется по любой из представленных схем, см. Рис.35.

Кроме выше сказанного, нам нужно понимать, что отрицательно влияет на добротность-Q антенны в целом оказывают следующие элементы антенны:

Из приведённой формулы, мы видим, что активное сопротивление индуктивности Rк и емкость колебательной системы Ск, стоящие в знаменателе, должны быть минимальными. Именно по этому, все ML делают из медной трубы, как можно большего диаметра, но есть случи, когда полотно петли делают из алюминия. Добротность такой антенны и её КПД падает в 1,1-1,4 раза. Что касаемо емкости колебательной системы, то тут всё сложнее. При неизменном размере петли L, к примеру на резонансной частоте 14МГц, емкость С составит всего 28пФ, а КПД=79%. На частоте 7МГц, КПД=25%. Тогда как на частоте 3,5МГц при ёмкости в 610 пФ, её КПД=3%. По этому ML используют чаще всего на два диапазона, а третий (самый низкий) считается обзорным. Следовательно, производить расчёты необходимо исходя от наивысшего диапазона с минимальной ёмкостью С1.

Двойная магнитная антенна на диапазон 20м.

Параметры каждой петли будут следующими: При диаметре полотна (медной трубы) в 22мм, диаметре двойной петли 0,7м, расстоянием между витками 0,21м, индуктивность петли составит 4,01мкГн. Необходимые расчётные параметры антенны на другие частоты сведены в таблицу 3.

Таблица 3.

Частота настройки (МГц)	Емкость конденсатора С1 (пФ)	Полоса пропускания (кГц)

В высоту такая антенна составит всего 1,50-1,60м. Что вполне приемлемо для антенны типа - ML-8 балконного варианта и даже антенны вывешенной за пределы окна жилого многоэтажного дома. А её монтажная схема будет выглядеть как на рис. 36.а.

Питание антенны может быть с емкостной или с индуктивной связью. Варианты емкостной связи изображены на рис.35 могут быть выбраны по желанию радиолюбителя.

Наиболее бюджетный вариант, это индуктивная связь, но её диаметр будет другим.

Расчёт диаметра(d) петли связи ML-8 производится из расчётного диаметра двух петель.

Длина окружности двух петель составляет после пересчёта 4,4*2 = 8,8 метров.

Рассчитаем мнимый диаметр двух петель D = 8,8м /3,14 = 2,8 метра.

Рассчитаем диаметр петли связи-d= D/5. = 2,8/5 = 0,56 метра.

Поскольку в данной конструкции мы используем двух-витковую систему, то и петля связи должна иметь тоже две петли. Скручиваем её вдвое и получаем двух-витковую петлю связи диаметром около 28см. Подбор связи с антенной осуществляется в момент уточнения КСВ в приоритетном диапазоне частот. Петля связи может иметь гальваническую связь с точкой нулевого напряжения (рис.36.а.) и располагаться ближе к ней.

Электрический излучатель , это ещё один дополнительный элемент излучения. Если магнитная антенна излучает электромагнитную волну с приоритетом магнитного поля, то электрический излучатель будет выполнять функцию дополнительного излучателя электрического поля-Е. По сути он должен заменить начальную ёмкость C1, а ток стока, который ранее бесполезно проходил между закрытыми обкладками конденсатора С1, теперь работает на дополнительное излучение. В этом случае доля подводимой мощности дополнительно будет излучаться электрическими излучателями, рис. 36.б. Полоса пропускания увеличится до пределов полосы радиолюбительского диапазона как в ЕН-антеннах. Емкость таких излучателей невысока (12-16пФ, не более 20-ти), а потому их эффективность на низкочастотных диапазонах будет невелика. Ознакомиться с работой ЕН-антенн можно по ссылкам:

Для настройки в резонанс магнитной антенны , лучше всего использовать вакуумные конденсаторы с большим пробивным напряжением и высокой добротностью. Более того, используя редуктор и электропривод, настройку антенны можно осуществлять дистанционно.

Мы проектируем бюджетную балконную антенну, к которой можно подойти в любой момент, изменить её положение в пространстве, перестроить или переключить на другую частоту. Если в точки «а» и «б»(см.Рис.36.а.) вместо дефицитного и дорогого переменного конденсатора с большими зазорами подключить ёмкость изготовленную из отрезков кабеля RG-213 с погонной ёмкостью 100пФ/м, то можно моментально изменять частоту настройки, а подстроечным конденсатором С1 уточнять резонанс настройки. «Кабель-конденсатор» можно скрутить в рулон и герметизировать любым из способов. Такой комплект емкостей можно иметь на каждый диапазон отдельно, а включать в схему посредством обычной электрической розетки (точки а и б) в паре с электрической вилкой. Примерные ёмкости С1 по диапазонам указаны в таблице 1.

Индикацию настройки антенны в резонанс лучше производить прямо на самой антенне (так нагляднее). Для этого достаточно не далеко от катушки связи на полотне L1 (точка нулевого напряжения) намотать плотно 25-30 витков провода МГТФ, а индикатор настройки со всеми его элементами герметизировать от осадков. Простейшая схема изображена на рис.37. Максимальные показания прибора Р будут говорить об удачной настройке антенны.

В ущерб КПД антенны В качестве материала петель L1;L2 можно применять более дешёвые материалы, например трубу ПВХ с алюминиевым слоем внутри для прокладки водопровода диаметром 10-12мм.

Антенна DDRR

Несмотря на то, что по своей эффективности классическая антенна DDRR уступает четвертьволновому вибратору на 2,5 дб, ее геометрия оказалась настолько привлекательной, что DDRR была запатентована фирмой «Nortrop» и поставлена в массовое производство.

Как и в случае Groundplane, основным фактором приличного КПД антенны DDRR выступает добротный противовес. Это плоский металлический диск с высокой поверхностной проводимостью. Его диаметр должен по крайней мере на 25% превосходить диаметр кольцевого проводника. Угол возвышения главного луча тем меньше, чем выше отношение диаметров диска противовеса и увеличивается, если по окружности диска закрепить как можно больше радиальных противовесов длиной по 0,25λ, обеспечив их надежный контакт с диском-противовесом.

В рассматриваемой здесь антенне DDRR (рис.38) используется два одинаковых кольца (отсюда и название "двух-кольцевая-круговая"). Внизу вместо металлической поверхности применяется замкнутое кольцо с размерами, как у верхнего. К нему подводятся все точки заземления по классической схеме. Не смотря на некоторое снижение КПД антенны, такая конструкция очень привлекательна для размещения её на балконе, кроме того, при таком решении она представляет интерес и для ценителей 40-метрового диапазона. Используя вместо колец квадратные конструктивы, антенна на балконе напоминает сушилку для белья и не вызывает у соседей лишних вопросов.

Все её размеры и номиналы конденсаторов представлены в таблице 4. В бюджетном варианте дорогой вакуумный конденсатор можно заменить на отрезки фидеров по диапазонно, а точную настройку производить подстроечником 1-15пФ с воздушным диэлектриком помня, что погонная ёмкость кабеля RG213= (97pF / m) .

Таблица 4.

Любительские диапазоны, (м)
Периметр рамки (м)

Практический опыт применения антенны DDRR с двойным кольцом описал DJ2RE. Испытуемая антенна 10-метрового диапазона была выполнена из медной трубки внешним диаметром 7 мм. Для тонкой настройки антенны применялись две медные поворотные пластины размером 60x60 мм между верхним «горячим» концом проводника и нижним кольцом.

Антенной сравнения служил поворотный трехэлементный Яги, расположенный в 12 м от земли. Антенна DDRR находилась на высоте 9 м. Ее нижнее кольцо заземлялось только через экран коаксиального кабеля. В ходе испытательного приема сразу проявились качества антенны DDRR, как кругового излучателя. По утверждению автора испытаний принимаемый сигнал оказался на два балла ниже по S-метру сигнала Яги с усилением около 8 дБ. При передаче с мощностью до 150 Вт было выполнено 125 сеансов связи.

Примечание : По утверждению автора испытаний, получается, что антенна DDRR на момент испытаний имела усиление около 6 дБ. Это явление часто вводит в заблуждение от близости разных антенн того же диапазона, а свойства переизлучения ими ЭМВ утрачивает чистоту эксперимента.

5. Емкостные антенны.

Прежде чем начать эту тему, хочется вспомнить историю. В 60-х годах 19-го столетия, формулируя систему уравнений для описания электромагнитных явлений, Дж. К. Максвелл столкнулся с тем, что уравнение для магнитного поля постоянного тока и уравнение сохранения электрических зарядов переменных полей (уравнение непрерывности) несовместимы. Чтобы устранить противоречие, Максвелл, не имея на то никаких экспериментальных данных, постулировал, что магнитное поле порождается не только движением зарядов, но и изменением электрического поля, подобно тому, как электрическое поле порождается не только зарядами, но и изменением магнитного поля. Величину где - электрическая индукция, которую он добавил к плотности тока проводимости, Максвелл назвал током смещения . У электромагнитной индукции появился магнитоэлектрический аналог, а уравнения поля обрели замечательную симметрию. Так, умозрительно был открыт один из фундаментальнейших законов природы, следствием которого является существование электромагнитных волн. В последствии Г. Герц опираясь на эту теорию доказал, что электромагнитное поле излучаемое электрическим вибратором равно полю излучаемое емкостным излучателем !

Раз так, убедимся еще раз, что происходит, когда закрытый колебательный контур превращается в открытый и как можно обнаружить электрическое поле Е? Для этого рядом с колебательным контуром поместим индикатор электрического поля, это вибратор, в разрыв которого включена лампа накаливания, она пока не горит, см. Рис.39.а. Постепенно раскрываем контур, и мы наблюдаем, что лампа индикатора электрического поля загорается, рис. 39.б. Электрическое поле теперь не сосредоточено между пластинами конденсатора, его силовые линии идут от одной пластины к другой через открытое пространство. Таким образом, мы имеем экспериментальное подтверждение утверждения Дж. К. Максвелла, что емкостной излучатель порождает электромагнитную волну. В этом эксперименте вокруг пластин образуется сильное высокочастотное электрическое поле, изменение которого во времени индуцирует в окружающем пространстве вихревые токи смещения (Эйхенвальд А.А. Электричество, изд. пятое, М.-Л.: Государственное издательство, 1928, первое уравнение Максвелла), формирующие высокочастотное электромагнитное поле!

Никола Тесла обратил на этот факт внимание, что при помощи совсем не больших излучателей в диапазоне КВ можно создать достаточно эффективный прибор для излучения электромагнитной волны. Так родился резонансный трансформатор Н. Тесла.

* Конструкция ЕН-антенны Т. Харда и трансформатора (диполя) Н. Тесла.

Стоит ли, лишний раз утверждать, что ЕН-антенна конструкции Т. Харда (W5QJR), см. Рис.40, это копия оригинала антенны Тесла, см. Fig.1. Антенны различаются лишь размерами, где Никола Тесла использовал частоты, исчисляющиеся в килогерцах, а Т. Хард создал конструкцию для работы в КВ диапазоне.

Тот же резонансный контур, тот же емкостной излучатель с катушкой индуктивности и катушкой связи. Антенна Теда Харда является ближайшим аналогом антенны Николы Тесла и была запатентована как, «Coaxial inductor and dipole EH antenna» (Патент США US 6956535 B2 от 18.10.2005) для работы в КВ диапазоне.

Емкостная КВ антенна Теда Харда имеет индуктивную связь с фидером, хотя давно существует целый ряд емкостных антенн с емкостной, непосредственной и трансформаторной связью.

Основой несущей конструкции инженера и радиолюбителя Т. Харда служит недорогая пластиковая труба с хорошими изоляционными характеристиками. Фольга в виде цилиндров плотно облегает ее, тем самым формируя излучатели антенны с небольшой емкостью. Индуктивность L1 образованного последовательного колебательного контура располагается за апертурой излучателя. Катушка индуктивности L2, расположенная в центре излучателя компенсирует противофазное излучение катушки L1. Разъем питания антенны (от генератора) W1 располагается внизу, это удобно для подключения фидера питания, уходящего вниз.

В данной конструкции настройка антенны производится двумя элементами, L1 и L3. Методом подбора витков катушки L1, антенна настраивается в режим последовательного резонанса по максимуму излучения, где антенна приобретает емкостной характер. Отвод от катушки индуктивности определяет входное сопротивление антенны и наличие у радиолюбителя фидера с волновым сопротивлением на 50 или 75 Ом. Подбором отвода от катушки L1 можно добиться КСВ = 1,1-1,2. Катушкой индуктивности L3 добиваются компенсации с емкостного характера, и антенна принимает активный характер, по входному сопротивлению близким к КСВ=1,0-1,1.

Примечание : Катушки L1 и L2 намотаны в разные стороны, а катушки L1 и L3 перпендикулярны друг другу для уменьшения взаимного влияния.

Данный конструктив антенны бесспорно заслуживает внимания радиолюбителей имеющих в своём распоряжении только балкон или лоджию.

Тем временем разработки не стоят на одном месте и радиолюбители, оценив изобретение Н. Тесла и конструкцию Теда Харта, начали предлагать другие варианты емкостных антенн.

* Семейство антенн "Isotron" является простым примером плоских изогнутых емкостных излучателей, она выпускается промышленностью для эксплуатации ее радиолюбителями, см. Рис.42. Антенна "Isotron" не имеет принципиальной разницы с антенной Т. Хорда. Всё тот же последовательный колебательный контур, всё те же емкостные излучатели.

А именно, элементом излучения здесь является излучающая ёмкость (Сизл.) в виде двух пластин загнутых под углом около 90-100 градусов, резонанс настраивается уменьшением или увеличением угла сгиба, т.е. их емкости. По одной версии, связь с антенной осуществляется непосредственным включением фидера и последовательного колебательного контура, в этом случае КСВ определяет соотношение L/С образованного контура. По другой версии, которую стали применять радиолюбители, связь осуществляется по классической схеме, через катушку связи Lсв. КСВ в этом случае настраивается изменением связи между катушкой последовательного резонанса L1 и катушкой связи Lсв. Антенна работоспособна и в какой-то мере эффективна, но она имеет главный недостаток, катушка индуктивности при расположении её в заводском варианте находится в центре емкостного излучателя, работает в противофазе с ним, что примерно на 5-8-дБ снижает эффективность антенны. Достаточно развернуть плоскость этой катушки на 90 градусов и эффективность антенны значительно увеличится.

Оптимальные размеры антенны сведены в таблицу 5.

* Многодиапазонный вариант.

Все антенны "Isotron" одно-диапазонны, что вызывает ряд неудобств при переходе с диапазона на диапазон и их размещении. При параллельном включении двух (трёх, четырёх) таких антенн смонтированных на общей шине, работающие на частотах f1; f2 и fn, их взаимодействие исключено ввиду большого сопротивления последовательного колебательного контура антенны не участвующей в резонансе. При изготовлении на общей шине двух одно-резонансных антенн, включенных параллельно, эффективность (КПД) и полоса пропускания такой антенны будет выше. Используя последний вариант синфазного включения двух одно-диапазонных антенн, нужно помнить, что общее входное сопротивление антенн будет вдвое ниже и необходимо принять соответствующие меры обратившись к (табл.1). Модификация антенны на общей подложке изображена на рис. 42 (внизу). Нет необходимости напоминать, что запирающий фидер-дроссель является неотъемлемой частью любой мини-антенны.

Изучая простейший «Изотрон», мы пришли к выводу, что усиление этой антенны недостаточно из-за размещения резонансной катушки индуктивности между излучающими пластинами. В результате радиолюбителями Франции эта конструкция была усовершенствована, а катушка индуктивности была вынесена за пределы рабочей среды емкостного излучателя, см. Рис.43. Схема антенны имеет непосредственную связь с фидером, что упрощает конструкцию, но по прежнему усложняет полное согласование с ним.

Как видно из представленных рисунков и фото, эта антенна достаточно проста по конструкции, особенно по настройке ее в резонанс, где достаточно немного изменить расстояние между излучателями. Если пластины поменять местами, верхнюю сделать «горячей» а нижнюю подключить к оплётке фидера, сделать общую шину для ряда других таких же антенн, то можно получить многодиапазонную антенную систему, или ряд синфазно включенных идентичных антенн способных увеличить общее усиление.

Радиолюбитель с позывным радиосигнала F1RFM , любезно предоставил для общего обозрения свой конструктив антенны с расчётами на 4 радиолюбительские диапазона, схема которой изображена на рис.44.

* Антенна «Biplane»

Антенна «Biplane» названа по схожести с размещением сдвоенных крыльев самолетов начала 20 века по конструкции «Биплан», а ее изобретение принадлежит группе радиолюбителей (рис.45). Антенна «Biplane» представляет собой два последовательных колебательных контура L1;C1 и L2;C2, включенных встречно-параллельно. Питание излучателей, симметричное с непосредственной связью. В качестве излучающих элементов используются плоскости конденсаторов С1 и С2. Каждый излучатель изготавливаются из двух дюралевых пластин и располагаются с двух сторон от катушек индуктивности.

Катушки индуктивности для исключения взаимовлияния мотаются встречно или располагаются перпендикулярно относительно друг друга. Площадь каждой пластины по мнению авторов составит для диапазона 20 метров 64.5 см.кв, для 40 метров - 129см.кв, для 80 метров - 258см.кв, и для 160 метрового диапазона соответственно 516см.кв.

Настройка осуществляется в два этапа и может осуществляться элементами С1 и С2 методом изменения расстояния между пластинами. Минимальный КСВ достигается изменением емкостей С1 и С2, настроив передатчик на частоту. Антенна очень тяжёлая в настройке и требует сложной конструкции герметизации от влияния внешних осадков. Она не имеет перспективы развития и нерентабельна.

По теме емкостных антеннах стоит отметить, что они заняли особую нишу среди радиолюбителей, у которых нет возможности установить полноценные антенны, в распоряжении которых имеется только балкон или лоджия. Радиолюбители, у которых имеется возможность установить на небольшом антенном поле не высокую мачту, также пользуются такими антеннами. Все укороченные антенны имеют общее название QRP -антенны. Кроме того, у радиолюбителей существует ряд ошибок при установке и эксплуатации антенн укороченного типа, это отсутствие запирающего «фидер-дросселя» или очень близкое расположение последнего на ферритовой основе к полотну укороченной антенны. В первом случае начинает излучать фидер антенны, а во втором, феррит такого дросселя является «чёрной дырой» и уменьшает её эффективность.

* ЕН-антенна войск СА СССР 40 - 50-х годов прошлого века.

Антенна представляла собой сварной из дюралевых труб диаметром 10 и 20мм. Плоский, широкополосный симметричный разрезной диполь длиной около 2-х метров и шириной 0,75м. Диапазон рабочих частот 2-12МГц. Ну чем не балконная антенна? Она крепилась на крыше мобильной радиорубки в горизонтальном положении на высоте около 1м.

Автором этой статьи ещё в 90-х годах была воспроизведена данная конструкция на балконе второго этажа, а излучатели были сделаны под сушилку для белья на деревянных брусках за пределами балкона. Вместо верёвок были натянуты медные изолированные провода, см. Рис 46.а. Настраивалась антенна с помощью колебательного контура L1C1, конденсатора С2 связи с антенной и катушки связи Lсв. с приёмопередатчиком, см. Рис. 46.б. Все конденсаторы с воздушной изоляцией ёмкостью 2*12-495пФ использовались от ламповых радиоприёмников 60-х годов.

Катушка индуктивности L1 диаметр 50 мм; 20 витков; провод 1,2 мм; шаг 3,5 мм. Поверх этой катушки туго одевалась пропиленная по вдоль пластиковая труба (50мм). Поверх её моталась катушка связи Lсв. - 5 витков с отводами от 3;4 и 5 витка провод 2,2 мм. У всех конденсаторов использовались только контакты статора, а оси (роторов) на конденсаторах С2 и С3 для синхронности вращения были соединены изолирующей перемычкой. Двухпроводная линия должна быть не более 2,0-2,5метров, это как раз расстояние от антенны (сушилки) до согласующего устройства, стоящего на подоконнике. Антенна строилась в диапазоне 1,8-14,5МГц, но при смене резонансного контура на другие параметры такой антенной можно было работать и до 30 МГц. В оригинале последовательно с линией передачи в такой конструкции были предусмотрены индикаторы тока, которые настраивались по максимуму показаний, но в упрощённом варианте между двумя проводами двухпроводной линии перпендикулярно ей висела лампа дневного света, которая при минимально отдаваемой мощности светилась только посредине, а при максимальной мощности (на резонансе) свечение доходило о краёв лампы. Согласование с радиостанцией осуществлялось переключателем П1 и отслеживалось по КСВ-метру. Полоса пропускания такой антенны была более чем достаточной для работы на каждом из любительских диапазонов. При подводимой мощности 40-50Вт. помех телевидению соседям антенна не причиняла. Прочем сейчас, когда все перешли на цифровое и кабельное телевидение, можно подводить и до 100Вт.

Этот тип антенны относится к емкостным и отличается от ЕН-антенн только схемой включения излучателей. Она отличается их формой и размерами, но в месте с тем, имеет возможность перестраиваться по КВ диапазону и использоваться по прямому назначению, - сушке белья...

* Объединение Е-излучателя и Н-излучателя.

Используя емкостной излучатель за пределами балкона (лоджии) данный конструктив можно объединить с магнитной антенной, как это сделал Грачёв Александр Васильевич (UA6AGW ), объеденив магнитную рамку с полуволновым укороченным диполем. В радиолюбительском мире она достаточно известна и практикуется автором на дачном участке. Электрическая схема антенны довольно проста и изображена на рис. 47.

Конденсатор С1 является подстроечным в пределах диапазона, а необходимую диапазонность можно задавать подключением дополнительного конденсатора к контактам К1. Согласование антенны и фидера поддаётся тем же законам, т.е. петлёй связи в точке нулевого напряжения, см. Рис.30. Рис.31. Такая модификация имеет приемущества в том, что её монтаж можно сделать действительно незаметным для посторонних глаз и к тому же она достаточно эффективно будет работать в двух-трёх любительских диапазонах частот.

Укороченный диполь в виде спирали на пластиковой основе отлично разместился внутри лоджии с деревянными рамами, но владелец этой антенны не решился её выставить за пределы лоджии. Не думается, что хозяйка этой квартиры в восторге от этой красавицы.

Балконная антенна - диполь 14/21/28 МГц удачно вписалась за пределами балкона. Она малозаметна и не привлекает к себе внимания. Построить такую антенну можно обратившись по ссылке

Послесловие:

В заключении материала о балконных КВ антеннах хочется сказать тем, у кого нет и не предвидится выход на кровлю своего дома, - лучше иметь плохую антенну, чем совсем ни какой. Каждый может работать трёхэлементной антенной Уда-Яги или двойным квадратом, а вот выбрать оптимальный вариант, разработать и построить балконную антенну, работать в эфире на том же уровне, дано не всем. Не изменяйте своему хобби, оно всегда вам пригодится для отдыха душой и тренировки мозгов, во время отдыха или в возрасте на пенсии. Общение по эфиру, даёт куда больше пользы, чем общение по Интернету. Мужчины не имеющие своего хобби, не имеющие цели в жизни, живут меньше.

73! Сушко С.А. (ех. UA9LBG )

Антенны коротковолновые
Практические конструкции радиолюбительских антенн

В разделе представлено большое количество различных практических конструкций антенн и других сопутствующих устройств. Для облегчения поиска можно воспользоваться кнопкой «Посмотреть список всех опубликованных антенн». Ещё по теме — см. в РУБРИКИ (CATEGORY) с регулярным пополнением новыми публикациями подзаголовок .

Диполь со смещённой от центра точкой питания

Многих коротковолновиков интересуют простые КВ-антенны, обеспечивающие без каких-либо коммутаций работу на нескольких любительских диапазонах. Самая известная из подобных антенн — Windom с однопроводным фидером. Но платой за простоту изготовления этой антенны были и остаются неизбежные при питании однопроводным фидером помехи телевидению и радиовещанию и сопутствующие им выяснения отношений с соседями.

Идея Windom-диполей вроде проста. Смещая точку питания от центра диполя, можно найти такое соотношение длин плеч, при котором входные сопротивления на нескольких диапазонах становятся довольно близкими. Чаще всего ищут размеры, при которых оно близко к 200 или 300 Ом, а согласование с низкоомными питающими кабелями осуществляют с помощью симметрирующих трансформаторов (BALUN) с коэффициентом трансформации 1:4 или 1:6 (под кабель с волновым сопротивлением 50 Ом). Именно так выполнены, например, антенны FD-3 и FD-4, которые выпускают, в частности, серийно в Германии.

Радиолюбители конструируют подобные антенны и самостоятельно. Определённые трудности, правда, возникают при изготовлении симметрирующих трансформаторов, в частности, для работы во всём коротковолновом диапазоне и при использовании мощности, превышающей 100 Вт.

Более серьёзной проблемой является то, что такие трансформаторы нормально работают только на согласованную нагрузку. А это условие в данном случае заведомо не выполняется — входное сопротивление подобных антенн действительно близко к требуемым значениям 200 или 300, но заведомо от них отличается, причём на всех диапазонах. Следствие этого — в какой-то степени в такой конструкции сохраняется антенный эффект фидера несмотря на применение согласующего трансформатора и коаксиального кабеля. И в результате использование в этих антеннах симметрирующих трансформаторов даже довольно сложной конструкции не всегда решает полностью проблему TVI.

Александру Шевелёву (DL1BPD) удалось, применяя согласующие устройства на линиях, разработать вариант согласования Windom-диполей, которые используют питание через коаксиальный кабель и лишены этого недостатка. О них рассказывалось в журнале «Радиолюбитель. Вестник СРР» (2005, март, с. 21, 22).

Как показывают расчёты, наилучший результат получается при использовании линий с волновыми сопротивлениями 600 и 75 Ом. Линия с волновым сопротивлением 600 Ом подгоняет входное сопротивление антенны на всех рабочих диапазонах до значения приблизительно 110 Ом, а 75-омная линия это сопротивление трансформирует до значения, близкого к 50 Ом.

Рассмотрим вариант выполнения такого Windom-диполя (диапазоны 40- 20-10 метров). На рис. 1 приведены длины плеч и линий диполя на этих диапазонах для провода диаметром 1,6 мм. Общая длина антенны равна 19,9 м. При использовании изолированного антенного канатика длины плеч делают немного короче. К нему подключена линия с волновым сопротивлением 600 Ом и длиною приблизительно 1,15 метра, а к концу этой линии подключают коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом.

Последний при коэффициенте укорочения кабеля, равного К=0,66, имеет длину 9,35 м. Приведённая длина линии с волновым сопротивлением 600 Ом соответствует коэффициенту укорочения К=0,95. При таких размерах антенна оптимизирована для работы в полосах частот 7…7,3 МГц, 14…14,35 МГц и 28…29 МГц (с минимумом КСВ на частоте 28,5 МГц). Расчётный график КСВ этой антенны для высоты установки 10 м приведён на рис. 2.

Использование кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом в данном случае вообще-то не самый лучший вариант. Более низкие значения КСВ можно получить, применяя кабель с волновым сопротивлением 93 Ом или линию с волновым сопротивлением 100 Ом. Её можно изготовить из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом (например, http://dx.ardi.lv/Cables.html). Если применена линия с волновым сопротивлением 100 Ом из кабеля, на её конце целесообразно включить BALUN 1:1.

Для уменьшения уровня помех из части кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом следует сделать дроссель — катушку (бухту) Ø 15-20 см, содержащую 8-10 витков.

Диаграмма направленности этой антенны практически не отличается от диаграммы направленности аналогичного Windom-диполя с симметрирующим трансформатором. Её КПД должен быть несколько выше, чем у антенн с использованием BALUN, а настройка — не сложнее, чем настройка обычных Windom-диполей.

Вертикальный диполь

Хорошо известно, что для работы на дальних трассах вертикальная антенна имеет преимущество, так как её диаграмма направленности в горизонтальной плоскости круговая, а главный лепесток диаграммы в вертикальной плоскости прижат к горизонту и имеет малый уровень излучения в зенит.

Однако изготовление вертикальной антенны сопряжено с решением ряда конструктивных проблем. Применение алюминиевых труб в качестве вибратора и необходимость для его эффективной работы установить в основании «вертикала» систему «радиалов» (противовесов), состоящую из большого числа проводов длиной в четверть волны. Если использовать в качестве вибратора не трубу, а провод, мачта, его поддерживающая, должна быть выполнена из диэлектрика и все оттяжки, поддерживающие диэлектрическую мачту, также диэлектрическими, либо разбиты на нерезонансные отрезки изоляторами. Всё это связано с затратами и часто невыполнимо конструктивно, например, из-за отсутствия необходимой площади для размещения антенны. Не забываем, что входное сопротивление «вертикалов» обычно ниже 50 Ом, а это ещё и потребует его согласования с фидером.

С другой стороны, горизонтальные дипольные антенны, к которым можно отнести антенны типа Inverted V, конструктивно очень просты и дёшевы, чем и объясняется их популярность. Вибраторы таких антенн можно выполнить практически из любого провода, и мачты для их установки также могут быть изготовлены из любого материала. Входное сопротивление горизонтальных диполей или Inverted V близко к 50 Ом, и нередко можно обойтись без дополнительного согласования. Диаграммы направленности антенны Inverted V приведены на рис. 1.

К недостаткам горизонтальных диполей относится их некруговая диаграмма направленности в горизонтальной плоскости и большой угол излучения в вертикальной плоскости, приемлемый в основном для работы на коротких трассах.

Обычный горизонтальный проволочный диполь поворачиваем вертикально на 90 град. и получаем вертикальный полноразмерный диполь. Для уменьшения его длины (в данном случае высоты) используем известное решение — «диполь с отогнутыми концами». Например, описание такой антенны есть в файлах библиотеки И. Гончаренко (DL2KQ) к программе MMANA-GAL — AntShortCurvedCurved dipole.maa. Отгибая часть вибраторов, мы, конечно, несколько теряем в усилении антенны, но значительно выигрываем в необходимой высоте мачты. Отогнутые концы вибраторов должны быть расположены друг над другом, при этом компенсируется излучение колебаний с горизонтальной поляризацией, вредное в нашем случае. Эскиз предлагаемого варианта антенны, названной авторами Curved Vertical Dipole (CVD), представлен на рис. 2.

Начальные условия: диэлектрическая мачта высотой 6 м (стеклопластик или сухое дерево), концы вибраторов оттянуты диэлектрическим кордом (леска или капрон) под небольшим углом к горизонту. Вибратор изготовлен из медного провода диаметром 1…2 мм, голого или в изоляции. В точках излома провод вибратора прикреплён к мачте.

Если сравнить расчётные параметры антенн Inverted V и CVD для диапазона 14 МГц, легко увидеть, что из-за укорочения излучающей части диполя антенна CVD имеет на 5 дБ меньшее усиление, однако при угле излучения 24 град. (максимум усиления CVD) разница оказывается всего 1,6 дБ. Кроме того, антенна Inverted V имеет неравномерность диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, достигающую 0,7 дБ, т. е. в некоторых направлениях она выигрывает у CVD по усилению всего 1 дБ. Поскольку расчётные параметры обеих антенн оказались близкими, окончательный вывод могли помочь сделать только экспериментальная проверка CVD и практическая работа в эфире. Были изготовлены три CVD антенны на диапазоны 14, 18 и 28 МГц по размерам, указанным в таблице. Все они имели одинаковую конструкцию (см. рис. 2). Размеры верхнего и нижнего плеч диполя одинаковы. Вибраторы у нас были выполнены из полевого телефонного кабеля П-274, изоляторы — из оргстекла. Антенны поднимались на стеклопластиковую мачту высотой 6 м, при этом верхняя точка каждой антенны была на высоте 6 м над землёй. Отогнутые части вибраторов оттягивались капроновым шнуром под углом 20-30 град. к горизонту, поскольку мы не располагали высокими предметами для крепления оттяжек. Авторы убедились (это подтвердило и моделирование), что отклонение отогнутых участков вибраторов от горизонтального положения на 20-30 град. практически не сказывается на характеристиках CVD.

Моделирование в программе MMANA показывает, что такой изогнутый вертикальный диполь легко согласуется с коаксиальным кабелем 50 Ом. Он имеет малый угол излучения в вертикальной плоскости и круговую диаграмму направленности в горизонтальной (рис. 3).

Конструктивная простота позволяла менять одну антенну на другую в течение пяти минут даже в темноте. Для питания всех вариантов CVD — антенны использовался один и тот же коаксиальный кабель. Он подходил к вибратору под углом около 45 градусов. Для подавления синфазного тока рядом с точкой подключения на кабель установлен трубчатый ферритовый магнитопровод (фильтр-защёлка). Несколько аналогичных магнитопроводов желательно установить и на участке кабеля длиной 2…3 м в близи от полотна антенны.

Поскольку антенны изготавливались из «полёвки», её изоляция примерно на 1% увеличивала электрическую длину. Поэтому антенны, изготовленные по размерам, приведённым в таблице, нуждались в некотором укорочении. Подстройка производилась регулировкой длины нижнего отогнутого участка вибратора, легко достижимого с земли. Сложив часть длины нижнего отогнутого провода в двое, можно делать тонкую подстройку резонансной частоты, передвигая конец загнутого участка вдоль провода (своеобразный подстроечный шлейф).

Резонансная частота антенн измерялась антенным анализатором MF-269. Все антенны имели чётко выраженный минимум КСВ в пределaх любительских диапазонов, не превышавший значения 1,5. Например, у антенны на диапазон 14 МГц минимум КСВ на частоте 14155 кГц был 1,1, а полоса пропускания — 310 кГц по уровню КСВ 1,5 и 800 кГц по уровню КСВ 2.

Для сравнительных испытаний использовалась Inverted V диапазона 14 МГц, установленная на металлической мачте высотой 6 м. Концы вибраторов у неё были на высоте 2,5 м над землёй.

Чтобы получить объективные оценки уровня сигналов в условиях QSB, антенны многократно переключались с одной на другую с временем переключения не более одной секунды.

Таблица

Были проведены радиосвязи в режиме SSB при мощности передатчика 100 Вт на трассах протяжённостью от 80 до 4600 км. На диапазоне 14 МГц, например, все корреспонденты, находившиеся на расстоянии более 1000 км, отмечали, что уровень сигнала с антенной CVD был на один-два балла выше, чем с Inverted V. При расстоянии менее 1000 км некоторое минимальное преимущество было у Inverted V.

Эти испытания проводились в период относительно плохих условий прохождения радиоволн на ВЧ диапазонах, чем и объясняется отсутствие более дальних связей.

В период отсутствия ионосферного прохождения в диапазоне 28 МГц мы провели из нашего QTH с этой антенной несколько радиосвязей поверхностной волной c московскими коротковолновиками на расстояние около 80 км. На горизонтальный диполь, даже поднятый несколько выше CVD-антенны, никого из них услышать было невозможно.

Антенна изготавливается из дешёвых материалов и не требует много места для размещения.

При использовании в качестве оттяжек капроновой лески она вполне может маскироваться под флагшток (кабель, разбитый на участки по 1,5…3 м ферритовыми дросселями, при этом может идти вдоль или внутри мачты и быть малозаметным), что особенно ценно при недоброжелательных соседях по даче (рис. 4).

Файлы в формате.maa для самостоятельного изучения свойств описанных антенн находятся .

Владислав Щербаков (RU3ARJ), Сергей Филиппов (RW3ACQ),

г. Москва

Предложена модификация известной многим антенны T2FD, которая позволяет перекрыть весь диапазон радиолюбительских КВ частот, совсем немного проигрывая полуволновому диполю в 160 метровом диапазоне (0,5 дБ на ближних и около 1,0 дБ на DX трассах).
При точном повторении, антенна работать начинает сразу и в настройке не нуждается. Подмечена особенность антенны: не воспринимаются статические помехи, и по сравнению с классическим полуволновым диполем. В таком исполнении приём эфира получается довольно-таки комфортный. Нормально прослушиваются совсем слабые DX станции, особенно на низкочастотных диапазонах.

Длительная эксплуатация антенны (более 8 лет) позволила заслуженно отнести её к малошумящим приёмным антеннам. В остальном, по эффективности, эта антенна практически не уступает диапазонному полуволновому диполю или Inverted Vee на любом из диапазонов от 3,5 до 28 МГц.

И ещё одно наблюдение (основанное на отзывах дальних корреспондентов) — во время проведения связи отсутствуют глубокие QSB. Из произведённых 23 вариантов модификаций этой антенны, предложенный здесь, заслуживает особого внимания и может быть рекомендован для массового повторения. Все предложенные размеры антенно-фидерной системы рассчитаны и точно выверены на практике.

Полотно антенны

Размеры вибратора приведены на рисунке. Половины (обе) вибратора симметричны, лишняя длина «внутреннего угла» урезается на месте, там же крепится и небольшая площадка (обязательно изолированная) для соединения с питающей линией. Балластный резистор 240 Ом, плёночный (зелёного цвета), рассчитанный на мощность 10 Вт. Можно также использовать любое другой резистор той же мощности, главное, чтобы сопротивление было обязательно безиндукционное. Медный провод — в изоляции, сечением 2,5 мм. Распорки — деревянные рейки в разрезе с сечением 1 х 1 см с лаковым покрытием. Расстояние между отверстиями равно 87 см. На растяжки применяем капроновый шнур.

Воздушная линия питания

Для линии питания применяем медный провод ПВ-1, сечением 1мм, распорки винипластовые. Расстояние между проводниками составляет 7,5 см. Длина всей линии равно 11 метров.

Авторский вариант установки

Применяется металлическая, заземленная снизу, мачта. Мачта установлена на 5-этажном доме. Мачта — 8 метров из трубы Ø 50 мм. Концы антенны размещены в 2 м от крыши. Сердечник согласующего трансформатора (ШПТР) сделан из строчного трансформатора ТВС-90ЛЦ5. Катушки там удалены, сам же сердечник склеен клеем «Супермомент» до монолитного состояния и с тремя слоями лакоткани.

Намотка произведена в 2 провода без скрутки. Трансформатор содержит 16 витков одножильного изолированного медного провода Ø 1 мм. Трансформатор имеет квадратную (иногда прямоугольную) форму, поэтому на каждую из 4-х сторон наматывают по 4 пары витков - наилучший вариант распределения тока.

КСВ во всем диапазоне получается от 1,1 до 1,4. ШПТР помещается в хорошо пропаянный с оплёткой фидера экран из жести. С внутренней стороны к нему надёжно припаивается средний вывод обмотки трансформатора.

После сборки и установки антенна будет работать сразу и практически в любых условиях, то есть располагаясь низко над землей или над крышей дома. У неё отмечен очень низкий уровень TVI (телевизионных помех), и это дополнительно может заинтересовать радиолюбителей, работающих из сёл или дачников.

Антенна Loop Feed Array Yagi на диапазон 50 МГц

Антенны Yagi (Яги) с рамочным вибратором, расположенным в плоскости антенны называются LFA Yagi (Loop Feed Array Yagi) и характеризуются большим, чем у обычных Яги рабочим диапазоном частот. Одной из популярных LFA Yagi является 5-элементная конструкция Джастина Джонсона (G3KSC) на 6-метровый диапазон.

Схема антенны, расстояния между элементами и размеры элементов, показаны ниже в таблице и на чертеже.

Размеры элементов, расстояний до рефлектора и диаметров алюминиевых трубок, из которых выполнены элементы согласно таблицы: Элементы установлены на траверсе длиной около 4,3 м из квадратного алюминиевого профиля сечением 90×30 мм через изоляционные переходные планки. Вибратор питается по 50-омному коаксиальному кабелю через симметрирующий трансформатор 1:1.

Настройка антенны по минимальному КСВ в середине диапазона производится путем подбора положения торцевых П-образных частей вибратора из трубок диаметром 10 мм. Изменять положение этих вставок нужно симметрично, т.е., если правую вставку выдвинули на 1 см, то и левую нужно выдвинуть на столько же.

КСВ-метр на полосковых линиях

Широко известные из радиолюбительской литературы КСВ-метры выполнены с использованием направленных ответвителей и представляют собой однослойную катушку или ферритовый кольцевой сердечник с несколькими витками провода. Указанные устройства имеют ряд недостатков, основным из которых является то, что при измерении больших мощностей появляется высокочастотная «наводка» в измерительной цепи, требующая дополнительных затрат и усилий по экранировке детекторной части КСВ-метра для уменьшения погрешности измерений, а при формальном отношении радиолюбителя к изготовлению прибора, КСВ-метр может стать причиной изменения волнового сопротивления фидерной линии в зависимости от частоты. Предлагаемый вниманию КСВ-метр на основе полосковых направленных ответвителей лишён подобных недостатков, конструктивно выполнен в виде отдельного самостоятельного прибора и позволяет определить отношение прямой и отражённой волн в цепи антенны при подводимой мощности до 200 Вт в частотном диапазоне 1…50 МГц при волновом сопротивлении фидерной линии 50 Ом. Если требуется иметь только индикатор выходной мощности передатчика или контролировать ток антенны, можно воспользоваться таким устройством: При измерении КСВ в линиях с волновым сопротивлением отличным от 50 Ом, значения резисторов R1 и R2 следует изменить до величины волнового сопротивления измеряемой линии.

Конструкция КСВ-метра

КСВ-метр выполнен на плате из двустороннего фольгированного фторопласта толщиной 2 мм. В качестве замены возможно использование двустороннего стеклотекстолита.

Линия L2 выполнена на тыльной стороне платы и показана прерывистой линией. Её размеры 11×70 мм. В отверстия линии L2 под разъёмы XS1 и XS2 вставлены пистоны, которые развальцованы и пропаяны вместе с L2. Общая шина с обеих сторон платы имеет одинаковую конфигурацию и на схеме платы заштрихована. В углах платы просверлены отверстия, в которые вставлены отрезки провода диаметром 2 мм, пропаянные с обеих сторон общей шины. Линии L1 и L3 расположены с лицевой стороны платы и имеют размеры: прямой участок 2×20 мм, расстояние между ними 4 мм и расположены симметрично продольной оси линии L2. Смещение между ними вдоль продольной оси L2 -10 мм. Все радиоэлементы расположены со стороны полосковых линий L1 и L2 и припаяны внахлёст непосредственно к печатным проводникам платы КСВ-метра. Печатные проводники платы следует посеребрить. Собранная плата припаивается непосредственно к контактам разъёмов XS1 и XS2. Применение дополнительных соединительных проводников или коаксиального кабеля недопустимо. Готовый КСВ-метр помещают в коробку из немагнитного материала толщиной 3…4 мм. Общую шину платы КСВ-метра, корпуса прибора и разъёмов соединяют между собой электрически. Отсчет КСВ производят следующим образом: в положении S1 «Прямая» с помощью R3 устанавливают стрелку микроамперметра на максимальное значение (100 мкА) и переведя S1 в «Обратная», отсчитывают значение КСВ. При этом показанию прибора 0 мкА соответствует КСВ 1; 10 мкА - КСВ 1,22; 20 мкА - КСВ 1,5; 30 мкА - КСВ 1,85; 40 мкА - КСВ 2,33; 50 мкА - КСВ 3; 60 мкА - КСВ 4; 70 мкА - КСВ 5,67; 80 мкА - 9; 90 мкА - КСВ 19.

Девятидиапазонная КВ антенна

Антенна представляет собой разновидность известной многодиапазонной антенны «WINDOM», у которого точка питания смещена от центра. При этом входное сопротивление антенны в нескольких любительских KB диапазонах составляет примерно 300 Ом,
что позволяет использовать в качестве фидера и одиночный провод, и двухпроводную линию с соответствующим волновым сопротивлением, и, наконец, коаксиальный кабель, подключаемый через согласующий трансформатор. Для того чтобы антенна работала во всех девяти любительских KB диапазонах (1.8; 3,5; 7; 10; 14; 18; 21; 24 и 28 МГц), параллельно включены по существу, две антенны «WINDOM» (см. выше рис. а): одна с общей длиной около 78 м (l/2 для диапазона 1,8 МГц), а другая с общей длиной примерно 14 м (l/2 для диапазона 10 МГц и l для диапазона 21 МГц). Оба излучателя питаются от одного коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом. Согласующий трансформатор имеет коэффициент трансформации сопротивления 1:6.

Примерное расположение излучателей антенны в плане показано на рис. б.

При установке антенны на высоте 8 м над хорошо проводящей «землей» коэффициент стоячей волны в диапазоне 1.8 МГц не превышал 1,3, в диапазонах 3,5, 14. 21, 24 и 28 МГц - 1.5, в диапазонах 7. 10 и 18 МГц - 1,2. В диапазонах 1,8, 3,5 МГц и до некоторой степени в диапазоне 7 МГц при высоте подвески 8 м диполь, как известно, излучает в основном под большими углами к горизонту. Следовательно, в этом случае антенна будет эффективна лишь при проведении ближних связей (до 1500 км).

Схема подключения обмоток согласующего трансформатора для получения коэффициента трансформации 1:6 показана на рис.в.

Обмотки I и II имеют одинаковое число витков (как и в обычном трансформаторе с коэффициентом трансформации 1:4). Если общее число витков этих обмоток (а оно зависит в первую очередь от размеров магнитопровода и его начальной магнитной проницаемости) равно n1, то число витков n2 от точки соединения обмоток I и II до отвода рассчитывают по формуле n2=0.82n1.т

Горизонтальные рамки весьма популярны. Рик Роджерс (KI8GX) провел эксперименты с «наклонной рамкой», крепящейся к одной мачте.

Для установки варианта «наклонной рамки» с периметром 41,5 м, необходима мачта высотой 10…12 метров и вспомогательная опора высотой около двух метров. К этим мачтам крепятся противоположные углы рамки, которая имеет форму квадрата. Расстояние между мачтами выбирают таким, чтобы угол наклона рамки по отношению к земле был в пределах 30…45°.Точка питания рамки расположена в верхнем углу квадрата. Питается рамка коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. По измерениям KI8GX в этом варианте рамка имела КСВ=1,2 (минимум) на частоте 7200 кГц, КСВ=1,5 (довольно «тупой» минимум) на частотах выше 14100 кГц, КСВ=2,3 во всем диапазоне 21 МГц, КСВ=1,5 (минимум) на частоте 28400 кГц. На краях диапазонов значение КСВ не превышало 2,5. По данным автора некоторое увеличение длины рамки сместит минимумы ближе к телеграфным участкам и позволит получить КСВ меньше 2 в пределах всех рабочих диапазонов (кроме 21 МГц).

QST №4 2002 год

Вертикальная антенна на 10, 15 метров

Несложную комбинированную вертикальную антенну для диапазонов 10 и 15 м можно изготовить как для работы в стационарных условиях, так и для загородных выездов. Антенна представляет собой вертикальный излучатель (рис.1) с заграждающим фильтром (трапом) и двумя резонансными противовесами. Трап настроен на выбранную частоту в диапазоне 10 м, поэтому в этом диапазоне излучателем является элемент L1 (см. рисунок). В диапазоне 15м катушка индуктивности трапа является удлиняющей и совместно с элементом L2 (см. рисунок) доводит общую длину излучателя до 1/4 длины волны на диапазоне 15 м. Элементы излучателя можно изготовить из труб (в стационарной антенне) или из провода (для походной антенны), закрепленного на фибергласовых трубах. «Траповая» антенна является менее «капризной» в настройке и эксплуатации, чем антенна, состоящая из двух расположенных рядом излучателей.Размеры антенны приведены на рис.2. Излучатель состоит из нескольких отрезков дюралюминиевых труб разного диаметра, соединенных одна с другой через переходные втулки. Питается антенна 50-омным коаксиальным кабелем. Для предотвращения протекания ВЧ тока по внешней стороне оплетки кабеля питание осуществляется через токовый балун (рис.3), выполненный на кольцевом сердечнике FT140-77.Обмотка состоит из четырех витков коаксиального кабеля RG174. Электрическая прочность этого кабеля вполне достаточна для работы с передатчиком с выходной мощностью до 150 Вт. При работе с более мощным передатчиком следует применять либо кабель с тефлоновым диэлектриком (например, RG188), либо кабель большого диаметра, для намотки которого, естественно, потребуется ферритовое кольцо соответствующего размера. Балун устанавливается в подходящей диэлектрической коробке:

Рекомендуется между вертикальным излучателем и опорной трубой, на которой крепится антенна, следует установить безындуктивный двухваттный резистор сопротивлением 33 кОм, который будет предотвращать накопление статического заряда на антенне. Резистор удобно разместить в коробке, в которой установлен балун. Конструкция трапа может быть любой.
Так, катушку индуктивности можно намотать на отрезке ПВХ-трубы диаметром 25 мм с толщиной стенок 2,3 мм (в эту трубу вставляются нижняя и верхняя части излучателя). Катушка содержит 7 витков медного провода диаметром 1,5 мм в лаковой изоляции, намотанного с шагом 1-2 мм. Требуемая индуктивность катушки - 1,16 мкГн. Параллельно катушке подключается высоковольтный (6 кВ) керамический конденсатор емкостью 27 пФ, и в результате получается параллельный колебательный контур на частоту 28,4 МГц.

Точная настройка резонансной частоты контура проводится сжатием или растяжением витков катушки. После настройки витки фиксируются клеем, но следует иметь в виду, что излишнее количество нанесенного на катушку клея может значительно изменить ее индуктивность и привести к росту диэлектрических потерь и, соответственно, снижению КПД антенны. Кроме того, трап можно изготовить из коаксиального кабеля, намотав 5 витков на ПВХ-трубе диаметром 20 мм, но необходимо предусмотреть возможность изменения шага намотки для обеспечения точной настройки на требуемую резонансную частоту. Конструкция трапа для его расчета очень удобно воспользоваться программой Coax Trap, которую можно скачать из Интернета.

Практика показывает, что такие трапы надежно работают со 100-ваттными трансиверами. Для защиты трапа от воздействия окружающей среды он помещается в пластиковую трубу, которая сверху закрывается заглушкой. Противовесы можно изготовить из неизолированного провода диаметром 1 мм, и их желательно разнести как можно дальше друг от друга. Если для противовесов применяется провод в пластиковой изоляции, то их следует несколько укоротить. Так, противовесы из медного провода диаметром 1,2 мм в виниловой изоляции толщиной 0,5 мм должны иметь длину 2,5 и 3,43 м для диапазонов 10 и 15 м соответственно.

Настройку антенны начинают в диапазоне 10 м, предварительно убедившись, что трап настроен на выбранную резонансную частоту (например, 28,4 МГц). Минимума КСВ в фидере добиваются изменением длины нижней (до трапа) части излучателя. Если эта процедура окажется безуспешной, то придется в небольших пределах изменить угол, под которым противовес располагается относительно излучателя, длину противовеса и, возможно, его расположение в пространстве.Только после этого принимаются за настройку антенны в диапазоне 15 м. Изменением длины верхней (после трапа) части излучателя добиваются минимума КСВ. Если добиться приемлемого КСВ невозможно, то следует применить решения, рекомендованные для настройки антенны диапазона 10 м.В опытном образце антенны в полосе частот 28,0-29,0 и 21,0- 21,45 МГц КСВ не превышал 1,5.

Настройка антенн и контуров с помощью генератора помех

Для работы с данной схемой генератора помех можно использовать реле любого типа с соответствующим напряжением питания и с нор- мальнозамкнутым контактом. При этом чем выше напряжение питания реле, тем выше уровень помех, создаваемых генератором. Для уменьшения уровня наводок на испытываемые устройства, необходимо тщательно заэкранировать генератор, а питание осуществлять от батареи или аккумулятора для предотвращения попадания помех в сеть. Кроме наладки помехозащищённых устройств, с таким генератором помех можно производить измерения и наладку высокочастотной аппаратуры и её узлов.

Определение резонансной частоты контуров и резонансной частоты антенны

При использовании обзорного приёмника с непрерывным диапазоном или волномера можно определить резонансную частоту испытываемого контура по максимальному уровню помех на выходе приемника или волномера. Для устранения влияния генератора и приемника на параметры измеряемого контура их катушки связи должны иметь минимально возможную связь с контуром При подключении генератора помех к испытуемой антенне WA1, можно аналогично с измерением контура определить ее резонансную частоту или частоты.

И.Григоров, RK3ZK

Широкополосная апериодическая антенна T2FD

Постройка антенн на НЧ в связи с большими линейными размерами вызывает у радиолюбителей вполне определенные трудности, связанные с отсутствием необходимого для этих целей пространства, сложности изготовления и установки высоких мачт. Поэтому, работая на суррогатных антеннах, многие используют интересные НЧ диапазоны в основном для местных связей с усилителем «сто ватт на километр».

В радиолюбительской литературе встречаются описания довольно эффективных вертикальных антенн, которые, по заявлениям авторов, «практически не занимают площади». Но стоит вспомнить, что для размещения системы противовесов (без которых вертикальная антенна малоэффективна) требуется значительное пространство. Поэтому в отношении занимаемой площади выгоднее использовать линейные антенны, особенно выполненные по типу популярной «инвертированное V», так как для их сооружения требуется всего одна мачта. Однако, превращение такой антенны в двухдиапазонную намного увеличивает занимаемую площадь, так как излучатели разных диапазонов желательно размещать в различных плоскостях.

Попытки использовать переключаемые удлиняющие элементы, настроенные линии питания и прочие способы превращения отрезка провода во вседиапазонную антенну (при доступных высотах подвеса 12-20 метров) приводят чаще всего к созданию «суперсуррогатов» настраивая которые можно проводить потрясающие испытания своей нервной системы.

Предлагаемая антенна не является «сверхэффективной», но позволяет нормально работать в двух-трех диапазонах без всяких переключений, отличается относительной стабильностью параметров и не нуждается в кропотливой настройке. Имея высокое входное сопротивление при небольших высотах подвеса, она обеспечивает лучший к.п.д., чем простые проволочные антенны. Это несколько видоизмененная широко известная антенна T2FD, популярная в конце 60-х годов, к сожалению, почти не применяемая в настоящее время. Очевидно, она попала в разряд «забытых» из-за поглощающего резистора, на котором рассеивается до 35% мощности передатчика. Именно боясь потерять эти проценты, многие считают T2FD несерьезной конструкцией, хотя спокойно используют на ВЧ диапазонах штырь с тремя противовесами, к.п.д. которого не всегда «дотягивает» до 30%. Пришлось услышать множество «против» в отношении предлагаемой антенны, зачастую ничем не обоснованных. Попытаюсь кратко изложить те «за», благодаря которым была выбрана T2FD для работы на НЧ диапазонах.

В апериодической антенне, представляющей собой в простейшем варианте проводник с волновым сопротивлением Z, нагруженный на поглощающее сопротивление Rh=Z, падающая волна, достигнув нагрузки Rh не отражается, а полностью поглощается. Благодаря чему устанавливается режим бегущей волны, для которого характерно постоянство максимального значения тока Iмакс вдоль всего проводника. На рис. 1(A) изображено распределение тока вдоль полуволнового вибратора, а на рис. 1(B)- вдоль антенны бегущей волны (потери на излучение и в проводнике антенны условно не учтены. Заштрихованная область называется площадью тока и применяется для сравнения простых проволочных антенн.

В теории антенн существует понятие эффективной (электрической) длины антенны, которая определяется замещением реального вибратора мнимым, вдоль которого ток распределяется равномерно, имея такое же значение Iмакс, что и у исследуемого вибратора (т.е. так же, как на рис. 1(B)). Длина мнимого вибратора выбирается такой, чтобы геометрическая площадь тока реального вибратора была равна геометрической площади мнимого. Для полуволнового вибратора длина мнимого вибратора, при которой площади тока равны, составляет величину равную L/3.14 [пи], где L - длина волны в метрах. Не трудно вычислить, что длина полуволнового диполя с геометрическими размерами = 42 м (диапазон 3,5 МГц) электрически равна 26 метрам, которые и являются эффективной длиной диполя. Вернувшись к рис. 1(B), легко обнаружить, что эффективная длина апериодической антенны практически равна ее геометрической длине.

Проведенные эксперименты в диапазоне 3,5 МГц позволяют рекомендовать данную антенну радиолюбителям в качестве неплохого варианта «затраты-отдача». Немаловажным достоинством T2FD является широкополосность и работоспособность при «смешных» для НЧ диапазонов высотах подвеса, начиная с 12-15 метров. Например, диполь 80-метрового диапазона при такой высоте подвеса превращается в «военную» зенитную антенну, т.к. излучает вверх порядка 80% подведенной мощности.Основные размеры и конструкция антенны показаны на рис.2, На рис.3 - верхняя часть мачты, где установлен согласующе-симметрирующий трансформатор Т и поглощающее сопротивление R Конструкция трансформатора на рис.4

Выполнить трансформатор можно практически на любом магнитопроводе с проницаемостью 600-2000 НН. Например, сердечник от ТВС ламповых телевизоров или пара сложенных вместе колец диаметром 32-36 мм. Он содержит три обмотки, намотанные в два провода, например МГТФ-0,75 кв.мм (использовался автором). Сечение зависит от подводимой к антенне мощности. Провода обмоток уложены плотно, без шага и скруток. В месте, указанном на рис.4, провода следует скрестить.

Достаточно намотать 6-12 витков в каждой обмотке. Если внимательно рассмотреть рис.4, то изготовление трансформатора не вызывает каких-либо затруднений. Сердечник следует защитить от коррозии лаком, желательно масляным или влагостойким клеем. Поглощающее сопротивление должно теоретически рассеивать 35% подводимой мощности. Экспериментально установлено, что резисторы МЛТ-2 при отсутствии постоянного тока на частотах KB диапазонов выдерживают 5-6-кратные перегрузки. При мощности 200 Вт достаточно 15-18 резисторов МЛТ-2, соединенных параллельно. Результирующее сопротивление должно находиться в пределах 360-390 Ом. С указанными на рис.2 размерами антенна работает в диапазонах 3,5-14 МГц.

Для работы в диапазоне 1,8 МГц желательно увеличить общую длину антенны хотя бы до 35 метров, идеально 50-56 метров. При правильном выполнении трансформатора Т антенна в какой-либо настройке не нуждается, необходимо лишь убедиться в том, что КСВ лежит в пределах 1,2-1,5. В противном случае ошибку следует искать в трансформаторе. Следует отметить, что с популярным трансформатором 4:1 на основе длинной линии (одна обмотка в два провода) работа антенны резко ухудшается, причем КСВ может быть 1,2-1,3.

German Quad Antenna на 80, 40, 20, 15, 10 и даже 2 м

Большинство городских радиолюбителей сталкиваются с проблемой размещения коротковолновой антенны из-за ограниченного пространства.

Но если имеется место для подвеса проволочной антенны, то автор предлагает воспользоваться им и сделать «GERMAN Quad /images/book/antenna». Он сообщает, что она хорошо работает на 6-ти любительских диапазонах 80, 40, 20, 15, 10 и даже 2 метрах. Схема антенны приведена на рисунке.Для ее изготовления потребуется ровно 83 метров медного провода диаметром 2,5 мм. Антенна представляет собой квадрат со стороной 20,7 метра, который подвешивается горизонтально на высоте 30 футов - это примерно - 9 м. Соединительная линия делается из коаксиального кабеля 75 Ом. По сообщению автора антенна имеет усиление 6 дБ по отношению к диполю. На 80 метрах имеет достаточно высокие углы излучения и хорошо работает на расстояниях 700… 800 км. Начиная с 40 метрового диапазона, углы излучения в вертикальной плоскости уменьшаются. По горизонту антенна не имеет каких-либо приоритетов по направленности. Её же автор предлагает использовать и для мобильно-стационарной работы в полевых условиях.

3/4 Long Wire антенна

Большая часть его дипольных антенн базируется на длине волны 3/4L каждой из сторон. Одна из них - «Inverted Vee» мы и рассмотрим.
Физическая длина антенны больше её резонансной частоты, увеличение длины до 3/4L расширяет полосу пропускания антенны по сравнению со стандартным диполем и понижает вертикальные углы излучения, делая антенну более дальнобойной. В случае горизонтального расположения в виде угловой антенны (полуромба), она приобретает весьма приличные направленные свойства. Все указанные свойства распространяются и на антенну, выполненную в виде «INV Vee». Входное сопротивление антенны понижается, и требуются специальные меры по согласованию с линией питания.При горизонтальном подвесе и общей длине 3/2L, антенна имеет четыре главных и два незначительных лепестка. Автор антенны (W3FQJ) приводит множество расчетов и диаграмм для разных длин плеч диполя и улов подвеса. По его словам он вывел две формулы, содержащие два «магических» числа, позволяющие определить длину плеча диполя (в футах) и длину фидера применительно к любительским диапазонам:

L (каждой половины) = 738/F(в МГц) (в футах feet),
L (фидера) = 650/F(в МГц) (в футах feet).

Для частоты 14,2МГц,
L (каждой половины) = 738/14,2 = 52 фута (feet),
L (фидера) = 650/F = 45 футов 9 дюймов.
(Перевод в метрическую систему проведите самостоятельно, автор антенны считает все в футах). 1 Фут =30,48 см

Тогда для частоты 14,2МГц: L (каждой половины) = (738/14,2)* 0,3048 =15,84 метра,L (фидера) = (650/F14,2)* 0,3048 =13,92 метра

P.S. Для других выбранных соотношений длин плеч коэффициенты изменяются.

В «Радиоежегоднике» 1985 года была опубликована антенна немного странным названием. Она изображена обычным равнобедренным треугольником с периметром 41,4 м. и, очевидно, поэтому не привлекла к себе внимания. Как выяснилось позже, очень напрасно. Мне, как раз понадобилась простая многодиапазонная антенна, и я подвесил ее на небольшой высоте - около 7 метров. Длина питающего кабеля РК-75 около 56 м (полуволновой повторитель).

Измеренные значения КСВ, практически совпали с приведёнными в «Ежегоднике». Катушка L1 намотана на изоляционном каркасе диаметром 45 мм и содержит 6 витков провода ПЭВ-2 толщиной 2… 2 мм. ВЧ трансформатор Т1 намотан проводом МГШВ на ферритовом кольце 400НН 60х30х15 мм, содержит две обмотки по 12 витков. Размер ферритового кольца не критичен и выбирается, исходя из подводимой мощности. Кабель питания подключается только так, как показано на рисунке, если его включить наоборот - антенна работать не будет. Антенна не требует настройки, главное, точно выдержать её геометрические размеры. При работе на диапазоне 80 м, по сравнению с другими простыми антеннами, она проигрывает на передачу - маловата длина. На приём разница практически не ощущается. Измерения, проведенные ВЧ-мостом Г.Брагина («Р-Д» №11), показали, что мы имеем дело с нерезонансной антенной.

Измеритель АЧХ показывает только резонанс кабеля питания. Можно предположить, что получилась достаточно универсальная антенна (из простых), имеет небольшие геометрические размеры и её КСВ практически не зависит от высоты подвеса. Затем появилась возможность увеличить высоту подвеса до 13 метров над землей. И в этом случае величина КСВ по всем основным любительским диапазонам, кроме 80-метрового, не превышала 1,4. На восьмидесятке его значение составило от 3 до 3,5 на верхней частоте диапазона, поэтому для её согласования дополнительно используется простейший антенный тюнер. Позже удалось измерить КСВ на WARC диапазонах. Там значение КСВ не превысило 1,3. Чертеж антенны приводится на рисунке.

GROUND PLANE на 7 MГц

При работе на низкочастотных диапазонах вертикальная антенна имеет ряд преимуществ. Однако из-за больших размеров не везде можно ее установить. Уменьшение высоты антенны приводит к падению сопротивления излучения и росту потерь. В качестве искусственной «земли» использован экран из проволочной сетки и восемь радиальных проводов.Питается антенна 50-омным коаксиальным кабелем. КСВ антенны, настроенной с помощью последовательного конденсатора, был равен 1,4.По сравнению с ранее использовавшейся антенной типа «Inverted V» данная антенна обеспечивала выигрыш в громкости от 1 до 3 баллов при работе с DX.

QST, 1969, N 1 Радиолюбитель С. Гарднер (K6DY/W0ZWK) применил ёмкостную нагрузку на конце антенны типа «Ground Plane» на диапазоне 7 МГц (см. рисунок), что позволило уменьшить ее высоту до 8 м. Нагрузка представляет собой цилиндр из проволочной сетки.

P.S.Кроме QST, описание этой антенны было напечатано в журнале «Радио». В году 1980, будучи еще начинающим радиолюбителем изготавливал данный вариант GP. Ёмкостную нагрузку и искусственную землю делал из оцинкованной сетки, благо в те времена было этого в достатке. Действительно, антенна выиграла у Inv.V., на длинных трассах. Но поставив затем классическую 10-ти метровую GP, понял, что не стоило заморачиваться на изготовлении ёмкости на верху трубы, а лучше сделать длиннее её на два метра. Трудоёмкость изготовления не окупают конструкцию, не говорю уже о материалах на изготовление антенны.

Антенна DJ4GA

По виду она напоминает образующую дискоконусной антенны, а ее габаритные размеры не превышают габаритных размеров обычного полуволнового диполя.Сравнение этой антенны с полуволновым диполем, имеющим такую же высоту подвеса, показало, что она несколько уступает диполю при ближних связях SHORT-SKIP, но существенно эффективнее его при дальних связях и при связях, осуществляемых с помощью земной волны. Описываемая антенна имеет большую полосу пропускания по сравнению с диполем (примерно на 20%), которая в диапазоне 40 м достигает 550 кГц (по уровню КСВ до 2).При соответствующем изменении размеров антенна может быть применена и на других диапазонах. Введение в антенну четырех режекторных контуров, подобно тому, как это сделано в антенне типа W3DZZ, позволяет реализовать эффективную многодиапазонную антенну. Питание антенны осуществляется коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом.

P.S. Мною изготавливалась данная антенна. Все размеры были выдержаны, идентичны рисунку. Установлена была на крыше пятиэтажного дома. При переходе с треугольника 80-ти метрового диапазона, расположенного горизонтально, на ближних трассах проигрыш составлял 2-3 балла. Проверялась при связях со станциями Дальнего востока (Аппаратура на прием Р-250). Выиграла у треугольника максимально полтора балла. При сравнении с классическим GP, проиграла полтора балла. Аппаратура использовалась самодельная, UW3DI усилитель 2хГУ50.

Всеволновая любительская антенна

Антенна французского радиолюбителя описана в журнале «CQ». По утверждениям автора этой конструкции, антенна даёт хороший результат при работе на всех коротковолновых любительских диапазонах - 10, 15, 20, 40 и 80 м. Она не требует ни особого тщательного расчёта (кроме расчёта длины диполей), ни точной настройки.

Устанавливать ее следует сразу так, чтобы максимум характеристики направленности был ориентирован в направлении преимущественных связей. Фидер такой антенны может быть либо двухпроводным, с волновым сопротивлением в 72 Ом, либо коаксиальным, с тем же волновым сопротивлением.

Для каждого диапазона, кроме диапазона 40 м, в антенне имеется отдельный полуволновой диполь. На 40-метровом диапазоне хорошо работает в такой антенне диполь диапазона 15 м. Все диполи настроены на средние частоты соответствующих любительских диапазонов и подсоединяются в центре ее параллельно к двум коротким медным проводам. К этим же проводам подпаивается снизу фидер.

Для изоляции центральных проводов друг от друга используются три пластины из диэлектрического материала. На концах пластин делаются отверстия для крепления проводов диполей. Все места соединения проводов в антенне пропаиваются, а место подсоединения фидера обматывается лентой из пластиката, для предотвращения попадания в кабель влаги. Расчет длины L (м) каждого диполя ведется по формуле L=152/fcp, где fср - средняя частота диапазона в МГц. Диполи делаются из медной или биметаллической проволоки, оттяжки - проволочные или из канатика. Высота антенны - любая, но не менее 8,5 м.

P.S. Также была установлена на крыше пятиэтажного дома, был исключён диполь на 80 метров (не позволили размеры и конфигурация крыши). Мачты использовал из сухой сосны, комель 10 см в диаметре, высота 10 метров. Полотна антенн изготовлены были из сварочного кабеля. Кабель разрезался, бралась одна жила состоящая из семи медных проволок. Дополнительно немного подкручивал, для увеличения плотности. Показала себя как нормальные, отдельно подвешенные диполя. Для работы вполне приемлемый вариант.

Переключаемые диполя с активным питанием

Антенна с переключаемой диаграммой направленности относится к типу двухэлементных линейных антенн с активным питанием и предназначена для работы в диапазоне 7 МГц. Коэффициент усиления около 6 дБ, отношение «вперед-назад» 18 дБ, «вбок» - 22-25 дБ. Ширина ДН по уровню половинной мощности около 60 град Для 20 м диапазона L1=L2= 20,57 м: L3 = 8,56 м
Биметалл или ант. канатик 1,6… 3 мм.
I1 =I2= 14м кабель 75 Ом
I3= 5,64м кабель 75 Ом
I4 =7,08м кабель 50 Ом
I5 = произвольная длина кабель 75 Ом
К1.1 - ВЧ реле РЭВ-15

Как видно из рис.1, два активных вибратора L1 и L2 расположены на расстоянии L3 (фазовый сдвиг 72 градуса) друг от друга. Элементы запитаны противофазно, суммарный фазовый сдвиг составляет 252 градуса. К1 обеспечивает переключение направления излучения на 180 градусов. I3 — фазосдвигающий шлейф I4- четвертьволновый согласующий отрезок. Настройка антенны заключается в подгонке размеров поочередно каждого элемента по минимуму КСВ при замкнутом накоротко через полуволновой повторитель 1-1 (1.2) втором элементе. КСВ в середине диапазона не превышает 1,2, на краях диапазона -1.4. Размеры вибраторов приведены для высоты подвеса 20 м. С практической точки зрения, особенно при работе в соревнованиях, хорошо себя зарекомендовала система, состоящая из двух подобных антенн, расположенных перпендикулярно друг другу и разнесенных в пространстве. На крыше в этом случае размещается коммутатор, достигается мгновенное переключение ДН в одном из четырех направлений. Один из вариантов расположения антенн среди типовых городских застроек предложен на рис.2.Данная антенна применяется с 1981 г., неоднократно повторена на разных QTH, с её помощью проведены десятки тысяч QSO с более чем 300 странами мира.

С сайта UX2LL первоисточник «Радио №5 стр 25 С.Фирсов. UA3LD

Beam-антенна на 40 метров с переключаемой диаграммой направленности

Антенна, схематично изображенная на рисунке, изготавливается из медного провода или биметалла диаметром 3…5 мм. Из такого же материала делают и линию согласования. В качестве коммутирующих реле применены реле от радиостанции РСБ. В согласователе используется конденсатор переменной емкости от обычного радиовещательного приемника, тщательно защищенный от попадания в него влаги. Провода управления реле прикреплены к капроновому шнуру-растяжке, проходящему по осевой линии антенны. Антенна имеет широкую диаграмму направленности (около 60°). Соотношение излучений вперед-назад - в пределах 23…25 дБ. Расчётный коэффициент усиления - 8 дБ. Антенна продолжительное время эксплуатировалась на станции UK5QBE.

Владимир Латышенко (RB5QW) г. Запорожье

P.S. Вне моей крыше, как выездной вариант, из интереса проводил эксперимент с антенной выполненной как Inv.V. Остальное почерпнул и выполнил как в данной конструкции. Реле применял автомобильные, четырех контактные, металлический корпус. Так как использовал для питания аккумулятор 6СТ132. Аппаратура TS-450S. Сто ватт. Действительно результат, как говорится на лицо! При переключении на восток начинали вызывать японские станции. VK и ZL, по направлению были несколько южнее, пробивались с трудом через станции Японии. Про запад не буду описывать, все гремело! Антенна классная! Жаль не хватает места на крыше!

Многодиапазонный диполь на WARC диапазоны

Антенна сделана из медного провода диаметром 2 мм. Изоляционные распорки сделаны у меня из текстолита толщиной 4 мм (можно из деревянных планок) на которых с помощью болтов (Мб) закреплены изоляторы для наружной электропроводки. Питается антенна коаксиальным кабелем типа РК 75 любой разумной длины. Нижние концы изоляторных планок нужно обязательно растянуть капроновым шнуром, тогда антенна вся хорошо растягивается и диполи между собой не перехлестываются. На этой антенне проведен целый ряд интересных DX-QSO со всеми континентами используя трансивер UA1FA с одной ГУ29 без РА.

Антенна DX 2000

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 удовлетворительное 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 четвертьволновый 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).

Эскиз 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 излучателей должны 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 остальной части 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 конструкций, 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 конструкцию 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 расчёта длины кабеля

Многие радиолюбители применяют 1/4 волновые и 1/2 волновые коаксиальные линии.Они необходимы в качестве трансформаторов сопротивлений повторителей импеданса, линий задержки фазы для антенн с активным питанием и др. Наиболее простой метод, но и наиболее неточный- метод умножения части длины волны на коэффициент 0.66, но он не всегда подходит, когда необходимо достаточно точновычислить длину кабеля, например 152.2 градуса.

Такая точность бывает необходима для антенн с активным питанием, где от точности фазирования, зависит качество работы антенны.

Коэффициент 0.66 берется средним, т.к. для одного и того же диэлектрика диэлектрическая проницаемость может заметно отклоняться, а следовательно будет отклоняться и коэф. 0.66. Хочу предложить метод, описанный ОN4UN.

Он прост, но требует приборов (трансивер или генератор с цифровой шкалой, хороший КСВ-метр и эквивалент нагрузки 50 или 75 Ом в зависимости от Z. кабеля) рис.1. Из рисунка можно понять, как работает этот метод.

Кабель, из которого планируется изготовить нужный отрезок, надо закоротить на конце.

Далее обратимся к простой формуле. Допустим нам необходим отрезок в 73 градуса для работы на частоте 7.05 МГц. Тогда наш отрезок кабеля будет равен точно 90 градусам на частоте 7.05 х (90/73)=8.691 МГц Это означает, что перестраивая трансивер по частоте, на 8.691 Мгц наш КСВ-метр должен указать минимум КСВ т.к. на этой частоте длина кабеля будет 90 градусов, а для частоты 7.05 Мгц он будет ровно 73 градуса. Будучи закороченным, он проинвертирует короткое замыкание в бесконечное сопротивление и таким образом никак не будет влиять на показания КСВ-метра на частоте 8.691 Мгц. Для этих измерений необходим либо, достаточно чувствительный КСВ-метр, либо, достаточно мощный эквивалент нагрузки, т.к. придется увеличить мощность трансивера для уверенной работы КСВ-метра, если ему не будет достаточно мощности для нормальной работы. Этот метод дает очень высокую точность измерений, которая ограничена точностью КСВ-метра и точностью шкалы трансивера. Для измерений также можно воспользоваться антенным анализатором VА1, о котором я уже упоминал ранее. Разомкнутый кабель укажет на вычисленной частоте нулевой импеданс. Это очень удобно и быстро. Думаю, этот метод будет очень полезным для радиолюбителей.

Александр Барский (VАЗТТТ), vаЗttt@yahoo.соm

Ассиметричная антенна GP

Антенна представляет собой (рис.1) не что иное как «гроундплэйн» с удлиненным вертикальным излучателем высотой 6,7 м и четырьмя противовесами длиной 3,4 м каждый. В точке питания установлен широкополосный трансформатор сопротивлений (4:1).

На первый взгляд, указанные размеры антенны могут показаться неправильными. Тем не менее, сложив длину излучателя (6,7 м) и противовеса (3,4 м), убеждаемся, что общая длина антенны составляет 10,1 м. С учетом коэффициента укорочения, это Лямбда/2 для диапазона 14 МГц и 1 Лямбда для 28 МГц.

Трансформатор сопротивлений (рис.2) изготовлен по общепринятой методике на ферритовом кольце от ОС черно-белого телевизора и содержит 2×7 витков. Он установлен в точке, в которой входное сопротивление антенны составляет около 300 Ом (аналогичный принцип возбуждения используется в современных модификациях антенны Windom).

Средний диаметр вертикала - 35 мм. Для достижения резонанса на требуемой частоте и более точного согласования с фидером можно в небольших пределах изменять размеры и положение противовесов. В авторском варианте антенна имеет резонанс на частотах около 14,1 и 28,4 МГц (КСВ=1,1 и 1,3 соответственно). При желании, увеличив указанные на рис.1 размеры примерно вдвое, можно добиться работы антенны в диапазоне 7 МГц. К сожалению, в этом случае «испортится» угол излучения в диапазоне 28 МГц. Впрочем, применив П-образное согласующее устройство, установленное около трансивера, можно использовать авторский вариант антенны для работы в диапазоне 7 МГц (правда, с проигрышем в 1,5…2 балла по отношению к полуволновому диполю), а также в диапазонах 18, 21, 24 и 27 МГц. За пять лет эксплуатации, антенна показала неплохие результаты, особенно в 10-метровом диапазоне.

У коротковолновиков нередко возникают трудности с установкой полноразмерных антенн для работы на низкочастотных KB диапазонах. Один из возможных вариантов исполнения укороченного (примерно в два раза) диполя диапазона 160 м приведен на рисунке. Общая длина каждой из половин излучателя - около 60 м.

Они сложены втрое, как это схематически показано на рисунке (а) и удерживаются в таком положении двумя концевыми (в) и несколькими промежуточными (б) изоляторами. Эти изоляторы, а также подобный им центральный изготавливают из негигроскопичного диэлектрического материала толщиной примерно 5 мм. Расстояние между соседними проводниками полотна антенны - 250 мм.

В качестве фидера используют коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. На среднюю частоту любительского диапазона (или требуемого его участка - например телеграфного) антенну настраивают, перемещая две перемычки, соединяющие ее крайние проводники (на рисунке они изображены штриховыми линиями), и соблюдая симметрию диполя. Перемычки не должны иметь электрического контакта с центральным проводником антенны. С указанными на рисунке размерами резонансная частота 1835 кГц была достигнута при установке перемычек на расстоянии 1,8 м от концов полотна Коэффициент стоячей волны на резонансной частоте - 1,1. Данные о его зависимости от частоты (т. е. о полосе пропускания антенны) в статье отсутствуют.

Антенна на 28 и 144 МГц

Для достаточно эффективной работы в диапазонах 28 и 144 МГц необходимы вращающиеся направленные антенны. Однако применять на радиостанции две раздельные антенн ы такого типа обычно не представляется возможным. Поэтому автором были предпринята попытка совместить антенны обоих диапазонов, выполнив их в виде единой конструкции.

Двухдиапазонная антенна представляет собой двойной “квадрат» на 28 МГц, на несущей траверсе которого укреплен девятиэлементный волновой канал на 144 МГц (рис. 1 и 2). Как показала практика, их взаимное влияние друг на друга незначительно. Влияние волнового канала компенсировано некоторым уменьшением периметров рамок «квадрата». “Квадрат” же, на мой взгляд, улучшает параметры волнового канала, увеличивая усиление и подавление обратного излучения.Питаются антенны с помощью фидеров из 75-омного коаксиального кабеля. Фидер «квадрата” включен в разрыв нижнего угла рамки вибратора (на рис. 1 слева). Небольшая асимметрия при таком включении вызывает лишь незначительный перекос диаграммы направленности в горизонтальной плоскости и не сказывается на остальных параметрах.

Фидер волнового канала включен через симметрирующее U-колено (рис. 3). Как показали измерения КСВ в фидерах обеих антенн не превышает 1,1. Мачта антенны может быть выполнена из стальной или дюралевой трубы диаметром 35-50 мм. К мачте прикреплен редуктор, совмещённьй с реверсивным двигателем. К фланцу редуктора с помощью двух металлических накладок болтами М5 привинчена траверса «квадрата”, изготовленная из сосновой древесины. Сечение траверсы - 40Х40 мм. На ее концах укреплены крестовины, которое поддерживают восемь деревянных шестов «квадрата” диаметром 15-20 мм. Рамки выполнены из голого медного провода диаметром 2 мм (можно применить провод ПЭВ-2 1,5 - 2 мм). Периметр рамки рефлектора 1120 см, вибратора 1056 см. Волновой канал может быть выполнен из медных или латунных трубок или прутков. Его траверса укреплена на траверсе «квадрата” при помощи двух скоб. Настройки антенны не имеет особенностей.

При точном повторении рекомендуемых размеров она может и не понадобится. Антенны на протяжении нескольких лет работы на радиостанции RA3XAQ показали хорошие результаты. На 144 МГц было проведено немало DX связей - с Брянском, Москвой, Рязанью, Смоленском, Липецком, Владимиром. На 28 МГц в общей сложности установлено более 3.5 тысяч QSO, среди них - с VP8, CX, LU, VK, KW6, ZD9 и др. Конструкция двухдиапазонной антенны была трижды повторена радиолюбителями Калуги (RA3XAC, RA3XAS, RA3XCA) и также получила положительные оценки.

P.S. В восьмидесятых годах прошлого столетия стояла точно такая антенна. В основном делал для работы через низко-орбитные спутники… RS-10, RS-13, RS-15. Использовал UW3DI c Жутяевским трансвертером, и на приём Р-250. Все получалось неплохо десятью ваттами. Квадраты на десятке работали хорошо, много VK, ZL, JA и т.д.… Да и проход был тогда замечательный!

Удлинённый вариант W3DZZ

Антенна, показанная на рисунке, представляет собой удлинённый вариант известной антенны W3DZZ, приспособленной для работы на диапазонах 160, 80, 40 и 10 м. Для подвески её полотна необходим «пролёт» около 67 м.

Кабель питания может иметь волновое сопротивление 50 или 75 Ом. Катушки намотаны на каркасах из капрона (водопроводные трубы) диаметром 25 мм проводом ПЭВ-2 1,0 виток к витку (всего 38). Конденсаторы С1 и С2 составлены из четырёх последовательно соединенных конденсаторов КСО-Г ёмкостью 470 пФ (5%) на рабочее напряжение 500В. Каждая цепочка конденсаторов размещена внутри катушки и залита герметиком.

Для крепления конденсаторов можно также использовать пластину из стеклотекстолита с «пятачками» фольги, к которым припаивают выводы. Контуры подключают к полотну антенны так, как показано на рисунке. При использовании вышеуказанных элементов отказов при работе антенны совместно с радиостанцией первой категории не было. Антенна, подвешенная между двумя девятиэтажными зданиями и питаемая через кабель РК-75-4-11 длиной около 45 м, обеспечивала КСВ не более 1,5 на частотах 1840 и 3580 кГц и не более 2 в интервале 7…7,1 и 28,2…28,7 МГц. Резонансная частота фильтров-пробок L1C1 и L2C2, измеренная ГИРом до подключения к антенне, была равна 3580 кГц.

W3DZZ с трапами из коаксиального кабеля

За основу данной конструкции взята идеология антенны W3DZZ, но заградительный контур (трап) на 7 МГц выполнен из коаксиального кабеля. Чертеж антенны показан на рис.1, а конструкция коаксиального трапа - на рис. 2. Вертикальные концевые части 40-метрового полотна диполя имеют размер 5…10 см и используются для настройки антенны на необходимый участок диапазона.Трапы изготовлены из 50-ти или 75-омного кабеля длиной 1,8 м, уложенного в витую бухту диаметром 10 см, как показано на рис. 2. Антенна запитывается коаксиальным кабелем через симметрирующее устройство из шести ферритовых колец, одетых на кабель возле точек питания.

P.S. При изготовлении антенны как таковой настройки не потребовалось. Особое внимание уделил герметизации концов трапов. Вначале залил концы электротехническим воском, можно парафином от обычной свечи, затем замазал силиконовым герметиком. Который продается в автомагазинах. Лучшее качество герметика-серого цвета.

Антенна «Fuchs» на диапазон 40 м

Luc Pistorius (F6BQU)
Перевод Николая Большакова (RA3TOX), E-mail: boni{песик}atnn.ru

———————————————————————————

Вариант согласующего устройства, показанный на Рис. 1 отличается тем, что точная настройка длины полотна антенны осуществляется с «близлежащего» конца (рядом с согласующим устройством). Это действительно очень удобно, так как невозможно заранее установить точную длину антенного полотна. Окружающая среда сделает свое дело и в итоге неминуемо изменит резонансную частоту антенной системы. В данной конструкции настройка антенны в резонанс осуществляется куском провода длиной около 1 метра. Этот кусок находится рядом с вами и удобен для подгонки антенны в резонанс. В авторском варианте антенна установлена на садовом участке. Один конец провода заходит на чердак, второй закреплен на шесте высотой 8 метров, установленном в глубине сада. Длина антенного провода 19 м. На чердаке конец антенны соединен отрезком длиной 2 метра с согласующим устройством. Итого - общая длина антенного полотна -21 м. Противовес длиной 1 м находится вместе с СУ на чердаке дома. Таким образом вся конструкция находится под крышей и, следовательно, защищена от атмосферных стихий.

Для диапазона 7 МГц элементы устройства имеют следующие номиналы:
Cv1 = Cv2 = 150 пф;
L1 - 18 витков медного провода диаметром 1,5 мм на каркасе диаметром 30 мм (ПВХ труба);
L1 - 25 витков медного провода диаметром 1 мм на каркасе диаметром 40 мм (ПВХ труба); Настройку антенны производим по минимуму КСВ. Сначала конденсатором Cv1 выставляем минимум КСВ, далее пытаемся уменьшить КСВ конденсатором Cv2 и окончательно производим настройку, подбирая длину компенсирующего отрезка (противовеса). Изначально длину антенного провода выбираем чуть больше полуволны и потом компенсируем ее противовесом. Антенна «Fuchs» - знакомая незнакомка. Статья под таким названием рассказала об этой антенне и двух вариантах согласующих устройств для нее, предложенных французским радиолюбителем Luc Pistorius (F6BQU).

Антенна для полевого выезда VP2E

Антенна VP2E (Vertically Polarized 2-Element) представляет собой сочетание двух полуволновых излучателей, благодаря чему имеет двухстороннюю симметричную диаграмму направленности с нерезкими минимумами. Антенна имеет вертикальную (см.название) поляризацию излучения и прижатую к земле диаграмму направленности в вертикальной плоскости. Антенна обеспечивает выигрыш +3 дБ по сравнению со всенаправленным излучателем на направлении максимумов излучения и подавление порядка -14 дБ в провалах ДН.

Однодиапазонный вариант антенны изображен на рис.1, его размеры сведены в таблицу.
Элемент Длина в Л Длина для 80-м диапазона I1 = I2 0,492 39 м I3 0,139 11 м h1 0,18 15 м h2 0,03 2,3 м Диаграмма направленности приведена на рис.2. Для сравнения на неё наложены диаграммы направленности вертикального излучателя и полуволнового диполя. На рис.3 изображен пятидиапазонный вариант антенны VP2E. Сопротивление её в точке питания составляет около 360 Ом. При питании антенны по кабелю сопротивлением 75 Ом через согласующий трансформатор 4:1 на ферритовом сердечнике КСВ составил на диапазоне 80 м - 1,2; 40 м - 1,1; 20 м - 1,0; 15 м - 2,5; 10 м - 1,5. Вероятно, при питании по двухпроводной линии через антенный тюнер можно достичь и лучшего согласования.

«Секретная» антенна

При этом вертикальные «ноги» имеют длину 1/4, а горизонтальная часть — 1/2. Получаются два вертикальных четвертьволновых излучателя, запитан-ных в противофазе.

Важным преимуществом этой антенны является то, что сопротивление излучения составляет около 50 Ом.

Запитывается в точке сгиба, причём центральная жила кабеля подсоединяется к горизонтальной части, а оплётка – к вертикальной. Прежде, чем делать антенну для 80м диапазона, решил отмакетировать на частоте 24,9 МГц, потому что на эту частоту у меня имелся наклонный диполь и значит, было с чем сравнивать. Вначале послушал маяки NCDXF и не заметил разницы: где-то получше, где-то похуже. Когда же UA9OC, находящийся в 5 км, дал слабый сигнал настройки, все сомнения отпали: в направлении, перпендикулярном полотну П-образная антенна имеет преимущество не менее 4 дБ по отношению к диполю. Затем была антенна на 40 м и, наконец, на 80 м. Несмотря на простоту конструкции (см. Рис. 1), зацепить её за вершины тополей во дворе оказалось не просто.

Пришлось сделать алебарду с тетивой из стальной миллиметровой проволоки и стрелу из 6 мм дюралевой трубки длиной 70 см с утяжелением в носовой части и с резиновым наконечником (на всякий случай!). В заднем конце стрелы закрепил с помощью пробочки леску 0,3 мм, с ней и запускал стрелу на вершину дерева. С помощью тонкой лески затягивал другую, 1,2 мм, с помощью которой подвешивал антенну из провода 1,5 мм.

Один конец оказался слишком низко, его непременно бы потянули ребятишки (двор-то общий!), поэтому пришлось его согнуть и пустить хвост горизонтально на высоте 3 м от земли. Для питания применил 50-омный кабель 3 мм диаметром (по изоляции) для лёгкости и как менее заметный. Настройка заключается в подгонке длины, потому что окружающие предметы и земля несколько понижают расчётную частоту. Надо помнить, что ближний к фидеру конец мы укорачиваем на D L = (D F/300 000)/4 м, а дальний конец – в три раза больше.

Предполагается, что диаграмма в вертикальной плоскости приплюснута сверху, что проявляется в эффекте «выравнивания» силы сигнала от дальних и ближних станций. В горизонтальной плоскости диаграмма вытянута в направлении, перпендикулярном полотну антенны. Трудно найти деревья высотой 21 метр (для 80 м диапазона), поэтому приходится нижние концы загибать и пускать горизонтально, при этом сопротивление антенны снижается. По видимому такая антенна уступает полноразмерному GP, поскольку диаграмма направленности не круговая, но ведь ей не надо противовесов! Результатами вполне доволен. По крайней мере, эта антенна показалась мне намного лучше, чем предшествующий ей Инвертед-V. Ну а для «Полевого дня» и для не очень «крутой» DX-педиции на низкочастотных диапазонах ей равных, пожалуй, не найти.

С сайта UX2LL

Компактная рамочная антенна диапазона 80 метров

У многих радиолюбителей есть загородные дачи и зачастую небольшой размер участка, на котором находится домик, не позволяет иметь достаточно эффективную КВ антенну.

Для DХ предпочтительно, чтобы антенна излучала под малыми углами к горизонту. Кроме того, её конструкций должна быть легко повторяемой.

Предлагаемая антенна (рис. 1) имеет диаграмму направленности, схожую с диаграммой вертикального четвертьволнового излучателя. Максимум её излучения в вертикальной плоскости приходится на угол 25 градусов к горизонту. Также одним из достоинств указанной антенны является простота конструкции, поскольку для её установки достаточно использовать двенадцати метровую металлическую мачту Полотно антенны может быть выполнено из полевого телефонного провода П-274. Питание осуществляется в середину любой из вертикально расположенных боковых сторон При соблюдении указанных размеров её входное сопротивление находится в пределах 40…55 Ом.

Практические испытания антенны показали, что она даёт выигрыш по уровню сигнала у удалённых корреспондентов на трассах 3000… .6000 км в сравнении с такими антеннами, как «полуволновой Inverted Vee? горизонтальная Delta-Lоор» и четвертьволновым GP с двумя радиалами. Разница в уровне сигнала при сравнении с антенной «полуволновой диполь» на трассах свыше 3000 км доходит до 1 балла (6 дБ) Измеренный КСВ составил 1,3-1,5 по диапазону.

RV0APS Дмитрий ШАБАНОВ г. Красноярск

Приёмная антенна на 1,8 — 30 МГц

Многие выезжая на природу берут с собой различные радиоприёмники. Которых сейчас в наличие достаточно. Различные марки Grundig satellit, Degen, Tecsun… Как правило для антенны используют кусок провода, в принципе которого вполне достаточно. Антенна изображенная на рисунке, является разновидностью аннтенны АБВ, и имеет диаграмму направленности. При приёме на радиоприемник Degen DE1103, показала свои избирательные качества, сигнал на корреспондента при её направлении возрастал на 1-2 балла.

Укороченный диполь на 160 метров

Обычный диполь - пожалуй, одна из самых простых, но эффективных антенн. Однако для диапазона 160 метров длина излучающей части диполя превышает 80 м, что обычно вызывает трудности в её установке. Один из возможных путей их преодоления - введение в излучатель укорачивающих катушек. Укорочение антенны обычно приводит к снижению её эффективности, но иногда радиолюбитель вынужден идти на подобный компромисс. Возможный вариант исполнения диполя с удлиняющими катушками па диапазон 160 метров показан на рис. 8. Полные размеры антенны не превышают размеры обычного диполя на диапазон 80 метров. Более того, такую антенну легко превратить в двухдиапазонную, добавив реле, которые замыкали бы обе катушки. В этом случае антенна превращается в обычный диполь на диапазон 80 метров. Если нет необходимости работать на двух диапазонах, а место для установки антенны даёт возможность использовать диполь с длиной большей чем 42 м, то целесообразно применить антенну с максимально возможной длиной.

Индуктивность удлиняющей катушки в этом случае рассчитывают по формуле: Здесь L — индуктивность катушки, мкГп; l - длина половины излучающей части, м; d- диаметр провода антенны, м; f - рабочая частота, МГц. По этой же формуле рассчитывается индуктивность катушки и в том случае, если место для установки антенны меньше чем 42 м. Следует, однако, иметь в виду, что при значительном укорочении антенны заметно снижается её входное сопротивление, что создает трудности в согласовании антенны с фидером, а это, в частности, дополнительно ухудшает её эффективность.

Модификация антенны DL1BU

В течение года на моей радиостанции второй категории эксплуатируется простая антенна (см. рис. 1), являющаяся модификацией антенны DL1BU. Она работает в диапазонах 40, 20 и 10 м, не требует применения симметричного фидера, хорошо согласуется, проста в изготовлении. В качестве согласующего и симметрирующего элемента применен трансформатор на ферритовом кольце. марки ВЧ-50 сечением 2.0 кв.см. Число витков его первичной обмотки - 15, вторичной - 30, провод - ПЭВ-2. диаметром 1 мм. При применении кольца другого сечения, надо заново подобрать число витков воспользовавшись схемой, приведенной на рис. 2. В результате подбора необходимо получить минимальный КСВ в диапазоне 10 метров. Изготовленная автором антенна имеет КСВ 1,1 на 40 м, 1,3 - на 20 м и 1,8- на 10 м.

В. КОНОНОВ (UY5VI) г. Донецк

P.S. При изготовлении конструкции применял П-образный сердечник от строчного трансформатора телевизора, не меняя витков получил аналогичное значение КСВ, за исключением 10 метрового диапазона. Лучшее КСВ было 2.0, и естественно менялось при изменении частоты.

Укороченная антенна на 160 метров

Антенна представляет собой несимметричный диполь, который запитывается через согласующий трансформатор коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом.Антенну лучше всего выполнить из биметалла диаметром 2…3 мм - антенный канатик и медный провод со временем вытягиваются, и антенна расстраивается.

Согласующий трансформатор Т можно выполнить на кольцевом магнитопроводе сечением 0,5…1 см2 из феррита с начальной магнитной проницаемостью 100…600 (лучше - марки НН). Можно в принципе использовать и магнитопроводы от ТВС старых телевизоров, которые изготовлены из материала НН600. Трансформатор (он должен иметь коэффициент трансформации 1:4) наматывают в два провода, а выводы обмоток А и В (индексы «н» и «к» обозначают соответственно начало и конец обмотки) соединяют, как показано на рис.1б.

Для обмоток трансформатора лучше всего использовать многожильный монтажный провод, но можно применить и обычный ПЭВ-2. Намотку осуществляют сразу двумя проводами, укладывая их плотно, виток к витку, по внутренней поверхности магнитопровода. Перехлеста проводов не допускается. По внешней поверхности кольца витки размещают с равномерным шагом. Точное число двойных витков несущественно - оно может быть в пределах 8…15. Изготовленный трансформатор помещают в пластмассовый стаканчик соответствующего размера (рис. 1в поз.1) и заливают эпоксидной смолой. В незастывшую смолу по центру трансформатора 2 утапливают головкой вниз винт 5 длиной 5…6 мм. Он используется для крепления трансформатора и коаксиального кабеля (с помощью обоймы 4) к текстолитовой пластине 3. Эта пластина длиной 80 мм, шириной 50 мм и толщиной 5…8 мм образует центральный изолятор антенны - к ней крепятся и полотна антенны. Настраивают антенну на частоту 3550 кГц подбором по минимуму КСВ длины каждого полотна антенны (на рис.1 они указаны с некоторым запасом). Укорачивать плечи надо постепенно примерно на 10…15 см за один прием. После завершения настройки все соединения тщательно пропаивают, а затем заливают парафином. Обязательно следует покрыть парафином оголенную часть оплетки коаксиального кабеля. Как показала практика, парафин лучше других герметиков защищает детали антенны от воздействия влаги. Покрытие из парафина не стареет на воздухе. Антенна, изготовленная автором, имела полосу пропускания при КСВ=1,5 на диапазоне 160 м - 25 кГц, на диапазоне 80 м - около 50 кГц, на диапазоне 40 м - примерно 100 кГц, на диапазоне 20 м- около 200 кГц. На диапазоне 15 м КСВ лежал в пределах 2…3,5, а на диапазоне 10 м - в пределах 1,5…2,8.

Лаборатория ЦРК ДОСААФ. 1974 год

Автомобильная КВ — антенна DL1FDN

Летом 2002 года, несмотря на плохие условия связи на 80-метровом диапазоне, я провёл QSO с Dietmar, DL1FDN/m, и был приятно удивлен тем фактом, что мой корреспондент работает из движущегося автомобиля Заинтригованный, я поинтересовался выходной мощностью его передатчика и конструкцией антенны. Dietmar. DL1FDN/m, охотно поделился информацией о своей самодельной автомобильной антенне и любезно разрешил рассказать о ней. Приводимая в настоящей заметке информация была записана во время нашего QSO. Очевидно, что его антенна действительно работает! Dietmar применяет антенную систему, конструкция которой показана на рисунке. Система включает в себя излучатель, удлиняющую катушку и согласующее устройство (антенный тюнер).Излучатель изготовлен из омедненной стальной трубы длиной 2 м, установленной на изоляторе.Удлиняющая катушка L1 намотана виток к витку.Ее моточные данные для диапазонов 160 и 80 м приведены в таблице. Для работы в диапазоне 40 м катушка L1 содержит 18 витков, намотанных проводом 02 мм на каркасе 0100 мм. В диапазонах 20, 17, 15, 12 и 10 м используется часть витков катушки диапазона 40 м. Отводы на этих диапазонах подбирают экспериментально. Согласующее устройство - это LC-схема, состоящая из катушки переменной индуктивности L2, которая имеет максимальную индуктивность 27 мкГн (шаровой вариометр желательно не применять). Конденсатор переменной емкости С1 должен иметь максимальную емкость 1500…2000 пФ.При мощности передатчика 200 Вт (именно такую мощность использует DL1FDN/m) зазор между пластинами этого конденсатора должен составлять не менее 1 мм.Конденсаторы С2, СЗ - К15У, но при указанной мощности можно применять КСО-14 или аналогичные.

S1 - керамический галетный переключатель. Настройка антенны производится на конкретной частоте по минимуму показаний КСВ-метра. Кабель, соединяющий согласующее устройство с КСВ-метром и трансивером, имеет волновое сопротивление 50 Ом, и КСВ-метр откалиброван на 50-омном эквиваленте антенны.

Если выходное сопротивление передатчика составляет 75 Ом, следует применять 75-омный коаксиальный кабель, а КСВ - метр «сбалансировать» на эквиваленте антенны сопротивлением 75 Ом. Используя описанную антенную систему и работая из движущегося автомобиля, DL1FDN провел на 80-метровом диапазоне много интересных радиосвязей, включая QSO с другими континентами.

И.Подгорный (EW1MM)

Компактная КВ антенна

Малогабаритные рамочные антенны (периметр рамки значительно меньше длины волны) используют в KB диапазонах в основном лишь, как приемные. Между тем при соответствующем конструктивном исполнении их можно с успехом применять на любительских радиостанциях и в качестве передающих.Такая антенна имеет ряд важных достоинств: Во-первых, ее добротность составляет, по крайней мере 200, что позволяет заметно уменьшить помехи от станций, работающих на соседних частотах. Небольшая полоса пропускания антенны, естественно, обусловливает необходимость ее подстройки даже в пределах одного любительского диапазона. Во-вторых, малогабаритная антенна может работать в широком диапазоне частот (перекрытие по частоте достигает 10!). И наконец, она имеет два глубоких минимума при малых углах излучения (диаграмма направленности - “восьмерка”). Это позволяет вращением рамки (что нетрудно сделать при ее небольших габаритах) эффективно подавлять помехи, поступающие с конкретных направлений.Антенна представляет собой рамку (один виток), которую настраивают на рабочую частоту конденсатором переменной емкости - КПЕ. Форма витка не принципиальна и может быть любой, но из конструктивных соображений, как правило, используют рамки в виде квадрата. Диапазон рабочих частот антенны зависит от размеров рамки.Минимальная рабочая длина волны равна приблизительно 4L (L - периметр рамки). Перекрытие по частоте определяется отношением максимального и минимального значений емкости КПЕ. При использовании обычных конденсаторов перекрытие по частоте у рамочной антенны - примерно 4, с вакуумными конденсаторами - до 10.При выходной мощности передатчика 100 Вт токи в рамке достигают десятков ампер, поэтому для получения приемлемых значений коэффициента полезного действия антенну необходимо изготавливать из медных или латунных труб достаточно большого диаметра (примерно 25 мм). Соединения на винтах должны обеспечивать надежный электрический контакт, исключающий возможность ухудшения его из-за появления пленки окислов или ржавчины. Лучше всего все соединения пропаять.Вариант компактной рамочной антенны предназначенной для работы в любительских диапазонах 3,5-14 МГц.

Схематический рисунок всей антенны показан на рисунке 1. На рис. 2 показана конструкция петли связи с антенной. Собственно рамка выполнена из четырех медных труб длиной 1000 и диаметром 25 мм.В нижний угол рамки включен КПЕ - он размещен в коробке, исключающей воздействие атмосферной влаги и осадков. Этот КПЕ при выходной мощности передатчика 100 Вт должен быть рассчитан на рабочее напряжение 3 кВ.Питают антенну коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом, на конце которого делают петлю связи. Верхний по рисунку 2 участок петли со снятой на длину около 25 мм оплеткой необходимо защитить от воздействия влаги, а т.е. каким - либо компаундом. Петлю надежно прикрепляют к рамке в её верхнем углу. Антенну устанавливают на мачте высотой около 2000 мм из изолирующего материала.Экземпляр антенны, изготовленный автором, имел диапазон рабочих частот 3,4…15,2 МГц. Коэффициент стоячей волны был равен 2 в диапазоне 3,5 МГц и 1,5 в диапазонах 7 и 14 МГц. Сравнение ее с полноразмерными диполями, установленным и на такой же высоте, показало, что в диапазоне 14 МГц и обе антенны эквивалентны, на 7 МГц уровень сигнала рамочной антенны меньше на 3 дБ, а на 3,5 МГц - на 9 дБ. Эти результаты получены для больших углов излучения.Для таких углов излучения при связи на расстояние до 1600 км антенна имела практически круговую диаграмму направленности, но эффективно так же подавляла местные помехи при соответствующей ее ориентации что особенно существенно для тех радиолюбителей, где велик уровень помех. Типичное значение полосы пропускания антенны — 20 кГц.

Ю. Погребан, (UA9XEX)

Антенна Yagi 2 элемента на 3 диапазона

Это прекрасная антенна для полевых условий и для работы из дома. КСВ на всех трех диапазонах (14, 21, 28) составляет от 1.00 до 1.5. Главное достоинство антенны - легкость установки - всего несколько минут. Ставим любую мачту ~12 метров высотой. На вершине закреплен блок через который пропущен капроновый трос. Трос привязан к антенне и она мгновенно может быть поднята или опущена. В походных условиях это важно, так как погода может сильно измениться. Убрать же антенну - дело нескольких секунд.

Далее - для установки антенны нужна только одна мачта. В горизонтальном положении антенна излучает под большими углами к горизонту. Если же плоскость антенны разместить под углом к горизонту, то основное излучение начинает прижиматься к земле и тем больше, чем более вертикально подвешена антенна. То есть один конец на вершине мачты, а второй крепится за колышек на земле. (См. фото). Чем ближе колышек к мачте, тем она будет вертикальнее и тем ближе к горизонту будет прижат угол вертикального излучения. Как и все антенны излучает в сторону противоположную от рефлектора. Если антенну обносить вокруг мачты, то можно менять направление ее излучения. Так как антенна крепится, как видно из рисунка, в двух точках, то, перевернув ее на 180 градусов, можно поменять очень быстро направление ее излучения на противоположное.

При изготовлении необходимо выдержать размеры такими, как они приводятся на рисунке. Мы сначала сделали ее с одним рефлектором - на 14 МГц и она была в высокочастотной части 20 метрового диапазона.

После добавления рефлекторов на 21 и 28 МГц стала резонировать в высокочастотной части телеграфных участков, что дало возможность проводить связи и в CW и SSB участках. Резонансные кривые пологие и КСВ на краях не больше 1,5. Эту антенну мы межу собой называем Гамак. Кстати в оригинальной антенне у Маркуса были как и у гамаков два деревянных бруска 50х50 мм, между которыми растягивались элементы. Мы используем стеклопластиковые удилища, что значительно облегчило антенну. Элементы антенны изготовлены из антенного канатика диаметром 4 мм. Распорки между вибраторами из плексигласа. Если у вас есть вопросы, то пишите: [email protected]

Антенна «Квадрат» с одним элементом на 14 МГц

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 стеклотекстолита, 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 рассчитывается по формуле: Lм=306,3F мГц. Для частоты 14,178 мГц. (Lм=306,3,178) 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 уйдёт 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.

Антенна с ёмкостной нагрузкой на 160 метров

По отзывам операторов, с которыми встречался в эфире в основном применяют 18 метровую конструкцию. Конечно есть энтузиасты 160-метрового диапазона у которых стоят штыри и с большими размерами, но это приемлемо, наверное, где то в сельской местности. Сам лично встречал радиолюбителя с Украины, применявшего данную конструкцию высотой 21.5 метра. При сравнении на передачу, разница между данной антенной и диполем составила в 2 балла, в пользу штыря! По его словам на более дальние расстояния антенна себя ведет замечательно, вплоть до того, что на диполь бывает не слышно корреспондента, а штырь вытягивает дальнее QSO! Он использовал поливальную, дюралевую, тонкостенную трубу диаметром 160 миллиметров. В местах соединений обтягивал бандажом из этих же труб. Скреплял заклепками (клепальным пистолетом). По его словам при подъёме, конструкция без вопросов выдержала. Стоит не бетонирована, просто засыпана землей. Кроме ёмкостных нагрузок, также используемых как растяжки, имеются еще два комплекта растяжек. К сожалению забыл позывной данного радиолюбителя, и корректно сослаться на него не могу!

Приёмная антенна T2FD для Degen 1103

На этих выходных соорудил приёмную антенну T2FD. И… остался очень доволен результатами… Центральная труба из полипропилена - серая, диаметром 50 мм. Используется в сантехнике под слив. Внутри расположен трансформатор на «бинокле»(по технологии EW2CC) и нагрузочное сопротивление 630 Ом(подойдёт от 400 до 600 Ом). Полотно антенны из симметричной пары «полёвки» П-274М.

Крепится к центральной части с помощью болтов, торчащих изнутри. Внутренность трубы залита пеной.Распорные трубки - 15 мм белые, используются для холодной воды (БЕЗ МЕТАЛЛА ВНУТРИ!!!).

Монтаж антенны при наличии всех материалов занял около 4 часов. Причём большую часть времени «убил» на распутывание провода. Бинокль «собираем» из таких вот ферритовых стаканов: Теперь о том, где их достать. Такие стаканы используются на шнурах USB и VGA мониторов. Лично мне они достались при разборке списанных моников. Которые в корпусах (раскрываются на две половинки) я бы использовал в крайнем случае… Лучше цельные… Теперь о намотке. Мотал проводом похожим на ПЭЛШО - многожильный, нижняя изоляция из полиматериала, а верхняя из ткани. Общий диаметр провода около 1.2 мм.

Итак, в бинокль мотается: ПЕРВИЧКА - 3 витка концы на одну сторону; ВТОРИЧКА - 3 витка концы на другую сторону. После намотки, отслеживаем где середина вторички - она будет по другую сторону от своих концов. Середину вторички аккуратно зачищаем и соединяем с одним проводом первички - это у нас будет ХОЛОДНЫЙ ВЫВОД. Ну дальше все по схеме… Вечером антенну подкинул к приёмнику Degen 1103. Всё гремит! На 160-ке никого, правда, не услышал (7 вечера ещё - рано), 80-ка кипит, на «тройке» с Украины ребята хорошо проходят на АМ. В общем, работает гуд!!!

Из публикации: EW6MI

Delta Loop от RZ9CJ

За многие годы работы в эфире опробованы большинство из существующих антенн. Когда после всех них сделал и попробовал работать на вертикальной Дельте, понял - сколько времени и сил я потратил на все те антенны - зря. Единственная ненаправленная антенна, которая принесла массу приятных часов за трансивером - это вертикальная Дельта с вертикальной поляризацией. Так она мне понравилась, что я сделал 4 штуки на 10, 15, 20 и 40 метров. В планах - сделать еще и на 80 м. Кстати - почти все эти антенны сразу же после постройки *попали * более-менее по КСВ.

Все мачты метров по 8 высотой. Трубы 4 метра - из ближайшего ЖЭКа Выше труб - бамбуковые палки по две связки вверх. Ох и ломаются же они, заразы. Раз 5 уже менял. Лучше их по 3 штуки связывать - получится потолще но и простоит подольше. Стоят палки недорого - в общем бюджетный вариант лучшей ненаправленной антенны. По сравнению с диполем - земля и небо. Реально *пробивал* pile-upы, что не удавалось на диполе. Кабель 50 Ом подключается в точке питания к полотну антенны. Горизонтальный провод должен быть на высоте не менее 0,05 волны (спасибо VE3KF), то есть для 40 метрового диапазона - это 2 метра.

P.S. Горизонтальный провод, нужно полагать место соединения кабеля с полотном. Несколько изменил картинки, оптимум для сайта!

Портативная КВ антенна на 80-40-20-15-10-6 метров

На сайте Чешского радиолюбителя OK2FJ František Javurek нашел интересную на мой взгляд конструкцию антенны, которая работает на диапазонах 80-40-20-15-10-6 метров. Эта антенна аналог антенны MFJ-1899T правда оригинал стоит 80 уе, а самодельная укладывается в сотню рублей. Решил ее повторить. Для этого потребовался отрезок стекловолоконной трубки (из китайской удочки) размером 450 мм, и диаметрами от 16 мм до 18 мм на концах, медная лакированная проволока 0.8 мм (разобрал старый трансформатор) и телескопическая антенна около 1300 мм длины (я нашел только метровую китайскую от телевизора, но нарастил её подходящей трубкой). Проволока наматывается на стекловолоконную трубку согласно рисунку и делаются отводы, для переключения катушек на нужный диапазон. В качестве переключателя использовал провод с крокодилами на концах. Вот что получилось.Переключение диапазонов и длинна телескопа приведена в таблице. Не стоит ожидать от такой антенны каких то чудесных характеристик, это всего лишь походный вариант, которому найдется место в вашей сумке.

Сегодня попробовал её на прием, на улице просто воткнув в траву (дома она вообще не работала), очень громко принимал на 40 метрах 3,4 районы, 6 еле слышно. Времени не было сегодня потестировать её подольше, как попробую на передачу отпишусь. P.S. Более подробные снимки устройства антенны можете посмотреть здесь: ссылка . К сожалению, так и не было пока отписки о работе на передачу с данной антенной. Мне крайне интересна эта антенна, наверное придётся изготовить и попробовать в работе. В заключении выкладываю фото антенны изготовленной автором.

С сайта Волгоградских радиолюбителей

Антенна 80-метрового диапазона

Более года при работе на радиолюбительском 80-метровом диапазоне я использую антенну, устройство которой показано на рисунке. Антенна прекрасно зарекомендовала себя при проведении дальних связей (например, с Новой Зеландией, Японией, Дальним Востоком и т. д.). Деревянная мачта высотой 17 метров опирается на изолирующую пластину, которая укреплена на вершине металлической трубы высотой 3 метра. Крепление антенны образовано растяжками рабочей рамки, специальным ярусом растяжек (их верхняя точка может находиться на высоте 12-15 метров от крыши) и, наконец, системой противовесов, которые прикреплены к изолирующей пластине. Рабочая рамка (ее выполняют из антенного канатика) одним концом присоединена к системе противовесов, а другим - к центральной жиле питающего антенну коаксиального кабеля. Он имеет волновое сопротивление 75 Ом. Оплётка коаксиального кабеля также присоединяется к системе противовесов. Всего их 16, каждый длиной 22 метра. Антенну настраивают по минимуму коэффициента стоячей волны изменением конфигурации нижней части рамки («шлейфа»): сближением или удалением его проводников и подбором его длины А А’. Исходное значение расстояния между верхними концами «шлейфа» - 1,2 метра.

На деревянную мачту целесообразно нанести влагозащищённое покрытие, диэлектрик для опорного изолятора должен быть негигроскопичным. Верхнюю часть рамки крепят к мачте через: опорный изолятор. Изоляторы необходимо ввести и в полотно растяжек (по 5-6 штук на каждую).

С сайта UX2LL

Диполь на 80 метров от UR5ERI

Виктор использует эту антенну уже три месяца и ей очень доволен. Она растянута как обычный диполь и ему на эту антенну отвечают неплохо и со всех сторон, эта антенна только работает на 80 м. Вся подгонка заключается в регулировании ёмкости и подгон антенны по КСВ к 1 и после этого нужно ёмкость изолировать чтобы влага не попадала или снять переменную ёмкость и замерять её и поставить постоянную ёмкость чтобы избежать головной боли с герметизацией переменной ёмкости.

С сайта UX2LL

Антенна на 40 метров с малой высотой подвеса

Игорь UR5EFX, г. Днепропетровск.

Петлевая антенна «DELTA LOOP», расположенная таким образом, что её верхний угол находится на высоте четверти волны над поверхностью земли, а питание подается в разрыв петли в одном из нижних углов, имеет большой уровень излучения вертикально поляризованной волны под малым, порядка 25-35° углом относительно горизонта, что позволяет использовать её для проведения дальних радиосвязей.

Подобный излучатель был построен автором, и его оптимальные размеры для диапазона 7 МГц показаны на рис. Входное сопротивление антенны, измеренное на 7,02 МГц, равно 160 Ом, поэтому для оптимального согласования с передатчиком (ТХ), имеющим выходное сопротивление 75 Ом, применено согласующее устройство из двух последовательно соединенных четвертьволновых трансформаторов из коаксиальных кабелей 75 и 50 Ом (рис.2). Сопротивление антенны трансформируется сначала в 35 Ом, затем в 70 Ом. КСВ при этом не превышает 1,2. Если антенна удалена от ТХ более чем на 10…14 метров, к точкам 1 и 2 на рис. можно подключить коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом необходимой длины. Приведённые на рис. размеры четвертьволновых трансформаторов корректны для кабелей с полиэтиленовой изоляцией (коэффициент укорочения 0,66). Испытание антенны производилось с ORP передатчиком мощностью 8 Вт. Телеграфные QSO с радиолюбителями из Австралии, Новой Зеландии и США подтвердили эффективность антенны при работе на дальних трассах.

Противовесы (по два в линию четвертьволновых на каждый диапазон) лежали прямо на рубероиде. В обоих вариантах в диапазонах 18 MHz, 21MHz и 24 MHz КСВ (SWR) < 1,2, в диапазонах 14 MHz и 28 MHz КСВ (SWR) < 1,5. Настройка антенны при смене диапазона крайне проста: вращать КПЕ до минимума КСВ. Я это делал руками, но ничто не мешает использовать КПЕ без ограничителя угла поворота и небольшой моторчик с редуктором (например от старого дисковода) для его вращения.

P.S. Изготавливал данную антенну, да действительно приемлемо, можно работать, и работать неплохо. Применял устройство с моторчиком РД-09, и делал фрикцион, т.е. чтобы при выведенных полностью и введённых пластинах происходила пробуксовка. Диски для фрикциона взяты из старого катушечного магнитофона. Конденсатор трех секционный, если не хватит ёмкости одной секции, всегда можно подключить еще одну. Естественно вся конструкция помещается во влагонепроницаемую коробку. Выкладываю фото, посмотрите - разберётесь!

Антенна «Lazy Delta» (ленивая дельта)

В «Радиоежегоднике» 1985 года была опубликована антенна с немного странным названием. Она изображена обычным равнобедренным треугольником с периметром 41,4 м. и, очевидно, поэтому не привлекла к себе внимания. Как выяснилось позже, очень напрасно. Мне, как раз понадобилась простая многодиапазонная антенна, и я подвесил её на небольшой высоте - около 7 метров. Длина питающего кабеля РК-75 около 56 м (полуволновой повторитель). Измеренные значения КСВ, практически совпали с приведенными в «Ежегоднике».

Катушка L1 намотана на изоляционном каркасе диаметром 45 мм и содержит 6 витков провода ПЭВ-2 толщиной 2…3 мм. ВЧ трансформатор Т1 намотан проводом МГШВ на ферритовом кольце 400НН 60х30х15 мм, содержит две обмотки по 12 витков. Размер ферритового кольца не критичен и выбирается, исходя из подводимой мощности. Кабель питания подключается только так, как показано на рисунке, если его включить наоборот - антенна работать не будет.

Антенна не требует настройки, главное, точно выдержать ее геометрические размеры. При работе на диапазоне 80 м, по сравнению с другими простыми антеннами, она проигрывает на передачу - маловата длина.

На приём разница практически не ощущается. Измерения, проведённые ВЧ-мостом Г.Брагина («Р-Д» №11), показали, что мы имеем дело с нерезонансной антенной. Измеритель АЧХ показывает только резонанс кабеля питания. Можно предположить, что получилась достаточно универсальная антенна (из простых), имеет небольшие геометрические размеры и её КСВ практически не зависит от высоты подвеса. Затем появилась возможность увеличить высоту подвеса до 13 метров над землей. И в этом случае величина КСВ по всем основным любительским диапазонам, кроме 80-метрового, не превышала 1,4. На восьмидесятке его значение составило от 3 до 3,5 на верхней частоте диапазона, поэтому для её согласования дополнительно используется простейший антенный тюнер. Позже удалось измерить КСВ на WARC диапазонах. Там значение КСВ не превысило 1,3. Чертёж антенны приводится на рисунке.

В. Гладков, RW4HDK г. Чапаевск

Http://ra9we.narod.ru/

Антенна Inverted V — Windom

Радиолюбители используют уже почти 90 лет антенну Windom, которая получила своё название по фамилии предложившего её американского коротковолновика. В те годы коаксиальные кабели были большой редкостью, и он придумал, как запитать излучатель длиной в половину рабочей длины волны однопроводным фидером.

Оказалось, что это можно сделать, если точку питания антенны (подключения однопроводного фидера) взять примерно на расстоянии одной трети от конца излучателя. Входное сопротивление в этой точке будет близким к волновому сопротивлению такого фидера, который в этом случае будет работать в режиме, близком к режиму бегущей волны.

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

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

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

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

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

Рис. 1. Схема антенны

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

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

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

Рис. 2. ПВХ-изоляция

Рис. 3. Схема соединения обмоток

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

Материал Б. Степанова

Компактная антенна на основные KB диапазоны (20 и 40 м) — для дачи, выездов и походов

В практике у многих радиолюбителей, особенно летом, нередко возникает потребность в простой временной антенне на самые основные KB диапазоны — 20 и 40 метров. Ко всему и место для её установки может быть ограничено например, размерами дачного участка или в поле (на рыбалке, в походе — у реки) расстоянием между деревьями, которые предполагается использовать для этого.

Для уменьшения её размеров использован известный приём — концы диполя диапазона 40 метров повёрнуты к центру антенны и расположены вдоль его полотна. Как показывают расчёты, характеристики диполя при этом изменяются незначительно, если подвергнутые такой модификации отрезки имеют не очень большую длину по сравнению с рабочей длиной волны. В результате общая длина антенны уменьшается почти на 5 метров, что в определённых условиях может быть решающим фактором.

Для введения в антенну второго диапазона автор использовал метод, который в англоязычной радиолюбительской литературе называют «Skeleton Sleeve» или «Open Sleeve» Суть его состоит в том, что излучатель для второго диапазона располагают рядом с излучателем первого диапазона, к которому и подключён фидер.

Но дополнительный излучатель при этом не имеет гальванической связи с основным. Такое его исполнение может существенно упростить конструкцию антенны. Длина второго элемента определяет второй рабочий диапазон, а его расстояние до основного элемента — сопротивление излучения.

В описываемой антенне для излучателя диапазона 40 метров использованы в основном нижний (по рис. 1) проводник двухпроводной линии и два отрезка верхнего проводника. На концах линии они соединены с нижним проводником пайкой. Излучатель диапазона 20 метров образован просто отрезком верхнего проводника

Фидер выполнен из коаксиального кабеля RG-58C/U. Вблизи точки его подключения к антенне имеется дроссель — токовый BALUN», конструкцию которого можно взять из . Его параметры более чем достаточны для подавления синфазного тока по внешней оплётке кабеля на диапазонах 20 и 40 метров.

Результаты расчёта диаграмм направленности антенны. выполненные в программе EZNEC, приведены на рис. 2.

Они рассчитаны для высоты установки антенны 9 м. Красным цветом показана диаграмма направленности для диапазона 40 метров (частота 7150 кГц). Усиление в максимуме диаграммы на этом диапазоне — 6,6 дБи.

Диаграмма направленности для диапазона 20 метров (частота 14150 кГц) дана синим цветом. На этом диапазоне усиление в максимуме диаграммы получилось 8,3 дБи. Это даже на 1,5 дБ больше, чем у полуволнового диполя и обусловлено сужением диаграммы направленности (примерно на 4…5 градуса) по сравнению с диполем. КСВ антенны не превышает 2 в полосах частот 7000…7300 кГц и 14000… 14350 кГц.

Автор использовал для изготовления антенны двухпроводную линию американской фирмы JSC WIRE & CABLE, проводники которой выполнены из стали, покрытой медью. Это обеспечивает достаточную механическую прочность антенны.

Здесь можно использовать, например, и более распространённую аналогичную линию MFJ-18H250 известной американской фирмы MFJ Enterprises.

Внешний вид этой двухдиапазонной антенны, растянутой между деревьев на берегу реки, показан на рис. 3.

Недостатком можно считать лишь то, что её реально использовать именно как временную (на даче или в поле) весной-летом-осенью. Она имеет относительно большую поверхность полотна (из-за использования ленточного кабеля), поэтому маловероятно, что вынесет нагрузку от налипшего снега или льда зимой.

Литература:

1. Joel R. Hallas A Folded Skeleton Sleeve Dipole for 40 and 20 Meters. — QST, 2011, May, p. 58-60.

2. Martin Steyer The Construction Principles for «open-sleeve»-Elements. — http://www.mydarc.de/dk7zb/Duoband/open-sleeve.htm.

3.Степанов Б. BALUN для KB антенны. — Радио, 2012, № 2, с. 58

Подборка конструкций широкополосных антенн

Приятного просмотра!

Эта антенна – моя первая разработка, удостоившаяся публикации в журнале «Радио». Было это много, много лет назад, в далеком 1988 г. В то время «Радио» был единственным журналом для радиолюбителей в СССР, очередь на публикацию составляла около трех лет. Так что эта рамочная антенна реально была разработана и изготовлена в 1985-86г. Точную дату сейчас уже не помню.

Хотя публикация была в разделе «Спортивная аппаратура», основная цель разработки была в улучшении качества, а чаше всего даже и просто возможности приема «вражеских голосов из-за бугра». В эпоху интернета и смартфонов трудно поверить, что радиоприем на КВ когда-то был единственным альтернативным источником информации, не прошедшей политическую цензуру.

Была целая сеть глушителей, которая набрасывалась, как стая волков, на Голос Америки, Радио Свобода и другие станции. Разобрать что-то в таких условиях на «ВЭФ» или «Океан» со штатной телескопической антенной было почти невозможно. А вот на эту рамку при благоприятном стечении обстоятельств удавалось кое-что принять.

В те годы даже само существование вещательных диапазонов 19, 16, 13 и 11 метров было чуть ли не государственной тайной. Об их существовании знали только счастливые обладатели импортной радиоприемной аппаратуры, ну и, разумеется, радиолюбители.

В таких условиях опубликовать описание антенны для приема вражеских голосов, на глушение которых государство тратило большие деньги, было абсолютно нереально. Поэтому я и сделал акцент на любительские диапазоны. Думаю, редакторы журнала прекрасно это понимали, но ведь уже началась перестройка… В общем, это была моя самая первая публикация в солидном радиотехническом журнале.

К моему большому удивлению, эта конструкция не забыта даже спустя 30 лет. Перепечатки из журнальной статьи можно найти на нескольких сайтах. При недавних экспериментах с SDR приемником мне потребовалась комнатная антенна. После долгих поисков я все-таки вернулся к этой своей старой схеме, ничего лучше найти не удалось. В антенной технике не так уж много новых схемотехнических решений.

Но, следует отметить, что в 80-х годах прошлого века самыми сильными источниками помех в городской квартире были тиристорные светорегуляторы (к счастью, их было немного). В наши дни ситуация изменилась к худшему. Импульсные блоки питания, цифровая техника, компьютеры и другие прелести, без которых сейчас никак не обойтись, привели к сильному загрязнению электромагнитной среды.

В результате на КВ прием на комнатную антенну стал почти невозможен. Если 30 лет назад я уверенно принимал в диапазоне 10 м на эту антенну в панельном железобетонном доме сигналы спутников серии «Радио», то сейчас смог принять только самые мощные вещательные станции.

Тем не менее, в сельской местности и на природе антенна может оказаться весьма полезной и эффективной. Поэтому я и размещаю ее описание на своем сайте. Первоначальный текст статьи и оригинальные рисунки, к сожалению, утеряны. Поэтому мне ничего не остается, как использовать материалы журнальной публикации, добавив к тексту несколько своих комментариев.

Коротковолновики-наблюдатели нередко не имеют возможности использовать наружную антенну и вынуждены в таких случаях довольствоваться комнатной. И если радиолюбитель живет в городской квартире, то антенна нередко оказывается как бы в экранированной камере, образованной арматурой бетона. Это не только ослабляет полезные сигналы, но и усиливает поля местных помех. В подобной ситуации целесообразно использовать антенну с минимальной чувствительностью к помехам, разместив ее в проеме окна или на балконе.

Один из возможных вариантов решения этой задачи - применение небольших рамочных антенн, периметр которых не превышает четверти длины волны. Такие антенны уже широко применяются в качестве приемно-передающих на любительских радиостанциях . Наличие ярко выраженного минимума в диаграмме направленности рамки позволяет в ряде случаев ослабить помехи. Изменяя положение антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях, можно улучшить качество приема даже в том случае, если сигнал и помеха приходят с одного направления, но под разными углами к горизонту. В некоторых случаях с помощью рамочной антенны, используя методы компонентной селекции , удается повысить помехозащищенность и реальную избирательность радиоприемника вблизи источников помех. Кроме того, так как такая антенна не требует применения заземления, уменьшается вероятность появления мультипликативного фона , а благодаря ее настройке в резонанс повышается избирательность приемника по зеркальному и другим побочным каналам.

Описываемая ниже антенна предназначена для работы с любым любительским приемником в диапазонах 3.5, 7, 14, 21 и 28 МГц. Благодаря минимуму на диаграмме направленности она ослабляет мешающий сигнал на 26 дБ на частоте 28 МГц и на 20 дБ на 3,5 МГц. Рамка диаметром 300 мм изготовлена из телевизионного коаксиального кабеля. Частотная зависимость ее добротности и действующей высоты показана на рис.1.

Чтобы повысить отношение сигнал/шум в приемной системе, рамка конструктивно объединена с усилителем, применение которого облегчает также ее симметрирование и согласование с приемником. Принципиальная схема усилителя показана на рис. 2. Диапазон его рабочих частот по уровню -3 дБ - не менее 3...30 МГц. Коэффициент усиления по напряжению - 12 дБ. Уровень шумов на выходе в полосе 3 кГц на нагрузке 75 Ом не превышает 0,3 мкВ. Динамический диапазон - не менее 90 дБ. Сопротивление нагрузки - 75 Ом. Усилитель питают от источника напряжением 9 В. Потребляемый ток - 8 мА.

Реально рамка перекрывала диапазон частот от примерно 5,8 до 30 МГц, т.е. вещательные и любительские диапазоны от 49 до 10 м. На 80 м одновитковая рамка диаметром 30 см, конечно же неэффективна. Не судите строго за приведенные выше цифры, они не претендуют на абсолютную точность, но близки к реальности. Еще на принципиальной схеме в журнале была опечатка, исток и сток VT1 поменяны местами. Здесь я эту опечатку исправил.

На рабочую частоту антенну настраивают сдвоенным конденсатором переменной емкости С5. При работе в диапазоне 3.5 и 7 МГц параллельно его секциям подключают дополнительные конденсаторы С1, С2 и С3, С4 соответственно.

Напряжение, наведенное в рамке WA1, поступает на вход усилителя, первый каскад которого выполнен по симметричной дифференциальной схеме на полевых транзисторах VT1 и VT2. Высокое входное сопротивление каскада практически не снижает добротность антенны, а также позволяет значительно ослабить прямой антенный эффект, искажающий диаграмму направленности. Дроссели L1 и L2 обеспечивают подавление низкочастотных наводок.

Выходной усилитель собран на биполярном транзисторе VT3, включенном по схеме с общим эмиттером, и охвачен глубокой параллельной отрицательной обратной связью по напряжению через цепь R2, C10. Это позволило получить равномерное усиление в широкой полосе частот, а также малые входное и выходное сопротивления усилителя .

Такое построение устройства обеспечило его хорошую линейность и согласование с коаксиальным кабелем, по которому сигнал подается на вход приемника. Питание на усилитель поступает с приемника по отдельному экранированному проводу.

Внешний вид антенны показан на рис. 3 в начале странички, размещение элементов в корпусе - на рис. 4.

Рамка 2 выполнена из коаксиального кабеля РК-75-4-15 и закреплена на двух крестообразно расположенных распорках 1 и 8 (см. чертежи на рис. 5) из любого диэлектрического материала (органическое стекло, фанера и т.п.) отрезками провода 9 диаметром 0,8 мм. В верхней части кабеля внешняя оболочка и экранная оплетка 11 удалены на расстоянии 10 мм (вид А). Внутреннюю оболочку 10 в этом месте обматывают изоляционной ПВХ-лентой (на рис. 4 не показана).

Корпус 7 и передняя стенка 4 изготовлена из листовой латуни толщиной 0,25 мм. Их чертежи приведены на рис. 5. Корпус можно спаять и из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Экранная оплетка кабеля припаяна непосредственно к корпусу. Гайка 6 (М9), которая припаяна к торцу корпуса, используется для крепления антенны на поворотной головке малогабаритного фотоштатива. Такая конструкция позволяет легко изменять положение антенны в пространстве и отстраиваться от помех. Ручка настройки 5 изготовлена из эбонита.

Усилитель собран на печатной плате 3 размерами 75 х 25 мм из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Чертеж печатной платы и размещение деталей на ней приведены на рис. 6.

В настоящее время при изготовлении усилителя имеет смысл доработать плату под SMD компоненты

Дроссели L1 и L2 намотаны на кольцевых магнитопроводах типоразмера К7 х 4 х 2 из феррита с начальной магнитной проницаемостью 400...1000 и содержат по 25 витков провода ПЭЛШО 0,12. На таком же магнитопроводе выполнен трансформатор Т1. Каждая его обмотка содержит по 10 витков провода ПЭВ-2 0,17. Намотку ведут сразу тремя проводами, скрученными в жгут.

КПЕ С5 - сдвоенный блок КПТМ-4 емкостью 7...260 пФ от карманных радиоприемников "Нейва-401", "Сигнал-601". При соответствующей корректировке печатной платы можно использовать блок КПЕ от любого карманного приемника. Все остальные конденсаторы - КМ; С1-С4 желательно использовать с допуском не хуже +- 5 %. Выключатели SA1, SA2 - МТ3.

Транзисторы КП303Е можно заменить на КП303Г, КП303Д, КП302А, КП302Б. Необходимо подобрать пару с возможно близкими параметрами. Вместо транзистора ГТ311Ж можно использовать ГТ311Е, ГТ311И, КТ306, КТ316, КТ325 и другие современные СВЧ транзисторы.

Сейчас можно найти гораздо лучшие импортные транзисторы, с меньшим уровнем шумов. Марку аналогов знает Google.

Кабель, соединяющий устройство с приемником, - РК-75-2-11 или любой другой с волновым сопротивлением 75 Ом. Его длина не должна превышать 5 м. Питание на антенный усилитель подают от приемника по экранированному проводу любого типа.

Антенну начинают налаживать с установки указанных на принципиальной схеме режимов транзисторов подбором резисторов R1 и R3. Затем временно соединяют выводы конденсатора С5 с общим проводом, подключают усилитель к приемнику, работающему в диапазоне 28 МГц в режиме SSB, и, подбирая резистор R2, добиваются ситуации, когда шумы усилителя немного превышают шумы приемника. После этого с помощью ГИРа определяют резонансную частоту рамки при минимальной и максимальной емкости конденсатора С5 (контакты выключателей SA1 и SA2 разомкнуты).

Изменяя периметр рамки, устанавливают диапазон перекрываемых частот 14...30 МГц с 5- процентным запасом. Целесообразно вначале взять кабель длиной около 1,2 м, а затем симметрично укорачивать его с обоих концов. Если использован кабель РК-75-4-15 и конденсатор С5 емкостью 7...260 пФ, указанный диапазон частот перекрывается при периметре рамки около 95 см, что соответствует диаметру 30 см.

Затем замыкают контакты выключателя SA2. Ротор конденсатора С5 устанавливают в среднее положение и подбором конденсаторов С3 и С4 (они должны быть одного номинала) добиваются резонанса на частоте 7,05 МГц. В диапазоне 3,5 МГц антенну настраивают аналогичным путем, подбирая конденсаторы С1 и С2. При этом контакты SA2 должны быть разомкнуты, SA1 - замкнуты.

При замыкании SA1 антенна перекрывала диапазоны 25-31 м, при замыкании SA2 – 40 м, а при замыкании обоих тумблеров – 49 м. Номиналы конденсаторов, к сожалению, не помню. Посмотреть негде, оригинальный вариант антенны не сохранился. Но подобрать труда не составит.

Если ГИРа нет, настраивать можно непосредственно по сигналам любительских радиостанций. При резонансе громкость будет резко возрастать. Преимущества этой антенны наиболее полно проявляются в том случае, если сигналы радиостанций не проникают на вход приемника непосредственно из эфира .

Литература:
1. Степанов Б. Коротковолновые антенны. - В кн.: Радиоежегодник, 1985.-М.:ДОСААФ СССР, 1985.
2. Гречихин А. Компонентная селекция. - Радио, 1984, № 3, с. 18-20.
3. Егоров И. Мультипликативный фон в радиоприемниках. - Радио, 1980, №9, с.40-41.
4. Хабаров Ю.Е. Коротковолновая активная антенна. - М:Энергия, 1977, с.21-24.
5. Мишустин И.А. Повышение помехоустойчивости радиолюбительского приема. - М:Энергия, 1974.
6. Егоров И. О помехозащищенности бытовой радиоаппаратуры. - Радио, 1981, № 7-8, с. 30-31.

Диапазон КВ содержит ряд частот радиосвязи (27 МГц, повсеместно используемые водителями), вещание множества станций. Телепередач здесь нет. Сегодня рассмотрим любительский ряд, задействованный различными энтузиастами радиосвязи. Частоты 3,7; 7; 14; 21, 28 МГц диапазона КВ, относящиеся, как 1: 2: 4: 6: 8. Важно, как увидим далее, становится возможным сделать антенну, которая ловила бы всех номиналы (вопрос согласования – дело десятое). Верим, всегда найдутся люди, воспользующиеся информацией, ловите радиопередачи. Сегодняшняя тема – КВ антенна своими руками.

Разочаруем многих, сегодня речь опять пойдет про вибраторы. Объекты Вселенной образованы вибрациями (воззрения Николы Теслы). Жизнь притягивает жизнь, это движение. Чтобы дать волне жизнь, необходимы колебания. Изменения электрического поля порождают отклик магнитного, так выкристаллизовывается частота, несущая информацию эфиру. Обездвиженное поле мертво. Постоянный магнит не породит волну. Образно говоря, электричество является мужским началом, существует только в движении. Магнетизм качество, скорее, женское. Впрочем, авторы углубились в философию.

Считается, для передачи предпочтительно использовать горизонтальную поляризацию. Во-первых, диаграмма направленности по азимуту не является круговой (вскользь говорили), помех будет заведомо меньше. Знаем, для связи оборудуются различные объекты наподобие кораблей, авто, танков. Нельзя терять команды, приказы, слова. Не тем боком объект повернется, а поляризация горизонтальная? Несогласны с известными, уважаемыми авторами, пишущими: вертикальная поляризация избрана связью за антенну более простой конструкции. Коснись дело любителей, речь, скорее, о преемственности наследия предыдущих поколений.

Добавим: при горизонтальной поляризации параметры Земли меньше влияют на распространение волны, впридачу при вертикальной фронт терпит затухание, лепесток приподнимается до 5 – 15 градусов, нежелательно при передаче на дальние расстояния. Для антенн (несимметричных) с вертикальной поляризацией важно хорошее заземление. Напрямую зависит КПД антенны. Лучше зарыть провода длиной порядка четверти волны землей, чем больше, тем выше КПД. Пример:

• 2 провода – 12 %;
• 15 проводов – 46 %;
• 60 проводов – 64 %;
• ∞ проводов – 100%.

Увеличение числа проводов снижает волновое сопротивление, приближаясь к идеальному (указанного типа вибратора) – 37 Ом. Заметьте, качество не стоит приближать к идеалу, 50 Ом согласовывать с кабелем не нужно (в связи применяется РК – 50). Великое дело. Дополним пакет информации простым фактом, при горизонтальной поляризации сигнал складывается с отраженным Землей, давая прирост 6 дБ. Столько минусов выказывает вертикальная поляризация, применяют (с проводами заземления интересно получилось), мирятся.

Устройство КВ антенн сводится к простому четвертьволновому, полуволновому вибратору. Вторые меньше размерами, принимают хуже, вторые проще согласовать. Ставятся мачты вертикально, используя распорки, растяжки. Описывали конструкцию, вешаемую на дерево. Не каждый знает: на расстоянии половины волны от антенны не должно быть никаких помех. Касается железных, железобетонных конструкций. Повремените радоваться, на частоте 3,7 МГц расстояние составляет… 40 метров. Антенна высотою достигает восьмого этажа. Создавать четвертьволновой вибратор непросто.

Удобно возводить вышку послушать радио, решили припомнить старенький способ ловли длинных волн. Внутренние ферромагнитные антенны найдетев приемниках советских времен. Посмотрим, годятся ли конструкции прямому назначению (ловля вещания).

Магнитная антенна КВ диапазона

Допустим, возникла надобность принять частоты 3,7 – 7 МГц. Давайте посмотрим, можно ли спроектировать магнитную антенну. Сформирована сердечником круглого, квадратного, прямоугольного сечения. Ведется пересчет размеров формулой:

do = 2 √ рс / π;

do - диаметр круглого стержня; h, c - высота, ширина прямоугольного сечения.

Намотка ведется не всей длины, собственно нужно рассчитать, сколько мотать, выбрать тип провода. Возьмем пример старенького учебника проектирования, попробуем рассчитать КВ-антенну частот 3,7 – 7 МГц. Примем сопротивление входного каскада приемника 1000 Ом (на практике читатели измеряют входное сопротивление приемника самостоятельно), параметр эквивалентного затухания входного контура, при котором достигается заданная избирательность, dэр равным 0,04.

Антенна, проектированием которой занимаемся, входит в состав резонансного контура. Получается каскад, наделенный некой избирательностью. Как спаять, думайте сами, просто следуем формулам. Проводящим расчет понадобится найти максимальную, минимальную емкости подстроечного конденсатора, пользуясь формулой: Cmax = K 2 Cmin + Co (K 2 – 1).

К – коэффициент поддиапазона, определяемый отношением максимальной резонансной частоты к минимальной. В нашем случае 7 / 3,7 = 1,9. Выбирается из непонятных (согласно учебнику) соображений, по примеру, приведенному текстом, возьмем равной 30 пФ. Не сильно ошибемся. Пусть Cmin = 10 пФ, находим верхний предел подстройки:

Cmax = 3,58 х 10 + 30 (3,58 – 1) = 35,8 + 77,4 = 110 пФ.

Округлили, разумеется, можно взять переменный конденсатор большего диапазона. Пример дает 10-365 пФ. Вычислим необходимую индуктивность контура, пользуясь формулой:

L = 2,53 х 10 4 (K 2 – 1) / (110 – 10) 7 2 = 13,47 мкГн.

Смысл формулы понятен, добавим, 7 – верхняя граница диапазона, выраженная МГц. Выбираем сердечник катушки. На частотах диапазона у сердечника магнитная проницаемость М = 100, выбираем феррит марки 100НН. Берем стандартный сердечник длиной 80 мм, диаметром 8 мм. Отношение l / d = 80 / 8 =10. Из справочников извлекаем действующее значение магнитной проницаемости md. Получается 41.

Находим диаметр намотки D = 1,1 d = 8,8, количество витков намотки определяется формулой:

W = √(L / L1) D md mL pL qL;

коэффициенты формулы считываем визуально, пользуясь графиками, приведенными ниже. Рисунки покажут справочные цифры, использованные выше. Марку феррита ищите, не одним хлебом жив человек. D выражено сантиметрами. Авторы получили: L1 = 0,001, mL = 0,38, pL = 0,9. qL вычислим, пользуясь формулой:

qL = (d / D) 2 = (8 / 8,8) 2 = 0,826.

Подставляем цифры в конечное выражение расчета количества витков ферритовой КВ антенны, получается:

W = √ (13,47 / 0,001) х 0,88 х 41 х 0,38 х 0,9 х 0,826 = 373 витка.

Каскад нужно завести на первый усилитель приемника, минуя входной контур. Больше скажем, сейчас рассчитали средства избирательности диапазона 3,7-7 МГц. Помимо антенны включает входную цепь приемника одновременно. Поэтому потребуется рассчитать индуктивность связи с усилителем, выполняя условия обеспечения избирательности (берем типичные значения).

Lсв = (dэр - d) Rвх / 2 π fmin K 2 = (0,04 - 0,01) 1000 / 2 х 3,14 х 3,7 х 3,61 = 0,35 мкГн.

Коэффициент трансформации составит m = √ 0,35 / 13,47 = 0,16. Находим число витков катушки связи: 373 х 0,16 = 60 витков. Намотку антенны ведем проводом ПЭВ-1 диаметром 0,1 мм, катушку мотаем ПЭЛШО диаметром 0,12 мм.

Многих, наверное, интересует несколько вопросов. Например, назначение Со формул расчета переменного конденсатора. Автор вопрос стыдливо обходит, якобы начальная емкость контура. Трудолюбивые читатели просчитают резонансные частоты параллельного контура, в котором впаяна начальная емкость 30 пФ. Незначительно ошибемся, порекомендовав поместить рядом с переменным конденсатором подстроечный емкости 30 пФ. Ведется доводка цепи. Новичков интересует схема электрическая, куда войдет самодельная КВ антенна… Параллельный контур, сигнал с которого снимается трансформатором, образован намотанными катушками. Сердечник общий.

Готова самостоятельная КВ-антенна. Такую найдете в туристическом приемнике (сегодня популярны модели с динамо-машиной). Антенны КВ диапазона (а тем более СВ) были бы велики, если сделать конструкцию в виде типичного вибратора. Подобные конструкции не применяются портативной техникой. Простейшие КВ антенны занимают много места. Прием получше. Назначение КВ антенны улучшать качество сигнала. В квартире, лоджии. Рассказали, как сделать КВ антенну миниатюрных размеров. Вибраторы применяйте на даче, в поле, лесу, на открытой местности. Материал предоставлен конструкторским справочником. Книжка полна ошибок, а результат вроде получился сносный.

Даже старенькие учебники грешат пропущенными редакторами опечатками. Касается не одной отрасли радиоэлектроники.