Походная антенна на 40/20м | Блог UA3REO
Радиолюбительство, Конструирование, Туризм и природа
ua3reo 14 комментариев
Обладает большой эффективностью и компактностью, идеальная для походных условий.
Первым делом надо собрать симметрирующий трансформатор (балун) 1:1. Для этого возьмём миниатюрный корпус 45х35×18 мм, сделаем барашки для подключения плеч диполя, а также закрепим BNC разъём. Трансформатор намотан на кольце М50ВН-14 К12*6*4,5. Сверху болт для крепления верёвки, по которой он поднимается на дерево.
Подготавливаем фидер для подключения антенны, у меня это 10 метров RG-58 и BNC разъёмами на концах.
Закрепляем на балуне резистор на 50-51ом и замеряем поведение балуна с кабелем на частотах 7мгц и 14мгц, КСВ должно быть близко к единице. Для этого я использую китайский антенный анализатор MR100, в который вмонтировал li-ion аккумуляторы, очень удобно. Но можно воспользоваться и трансивером с измерителем КСВ.
Теперь необходимо сделать диполь на диапазон 20м. Для этого припаиваем 2 плеча по 6 метров каждый (с запасом) монтажного провода с сечением 1.5мм.
После этого отправляемся в лес, поднимаем балун на дерево и растягиваем плечи по аналогии с Inverted-V. Замеряя КСВ начинаем аккуратно подрезать плечи, пока КСВ не сойдётся в единицу по всему диапазону.
Рекомендую совместить настройку антенны с прогулкой с домочадцами и небольшим пикником)) так антенна строится в 2 раза лучше.
Далее возвращаемся домой и приступаем к изготовлению трапов (фильтров-пробок), которые ограничат диполь до текущей длинны, не позволив напряжению течь дальше, по плечам диполя на 40м диапазон.
Для этого возьмём отрезки 20мм ПВХ трубы и намотаем на них 14 витков эмалированного провода 0.9мм.
Параллельно спаиваем керамический конденсатор на 33пФ 2000В и подстроечный конденсатор на 2-7пФ КТ4-23.
Припаиваем ёмкость к катушке и крепко фиксируем витки изолентой.
Подключаем анализатор спектра к получившемуся LC контуру и настраиваем его на центр диапазона, вращая подстроечную ёмкость.
Я использовал самодельный ГКЧ, собранный на базе ардуино.
Изнутри заливаем контура термоклеем, а сверху плотно фиксируем термоусадочной трубкой.
Крепим к фильтру ранее настроенное плечо диполя на 20метров, а с другой стороны плечо диполя на 40метров (а точнее продолжение плеча) длинной 4.5-5 метра.
На концах плеч крепим, но не фиксируем, миниатюрные изоляторы, чтобы сразу подогнать под них длину полотна.
Снова едем в лес и натягиваем антенну, измеряя и подрезая плечи до идеального КСВ на диапазоне 7мГц.
В этот раз мне помогал Павел UB3RFZ, за что ему огромное спасибо!
Антенна настроена, фиксируем изоляторы, крепим прочный шнур растяжек.
Наматываем антенну на мотовило (я временно использовал текстолитовую пластину, далее заменю на более лёгкую и удобную пластиковую). Всё, можно выезжать в походы с отличной антенной, в большинстве случаев, не требующей даже согласования (а значит имеющей минимальные потери).
Самодельный траповый диполь: теория и практика
В рамках статьи Самодельный диполь: теория и практика мы изготовили нашу первую самодельную антенну.
Существенным минусом данной антенны является тот факт, что в один момент времени она может работать только в одном радиолюбительском диапазоне. Сегодня мы выясним, как устранить этот недостаток, добавив в антенну трапы.
Теория
Идею иллюстрирует следующая картинка:
Допустим, мы хотим сделать диполь на диапазоны 20 и 40 метров. К балуну крепятся плечи на диапазон 20 метров, два провода по ~5 метров. Свободные концы подключаются к LC-контурам с резонансной частотой около 14 МГц. Затем к концам контуров подключаются провода, увеличивающие общие длины плеч до ~10 метров, чтобы получились плечи на диапазон 40 метров. Если нужно, чтобы антенна работала больше, чем на двух диапазонах, процедура повторяется — добавляется еще пара LC-контуров с резонансной частотой около 7 МГц, и к ним еще провода.
На своей резонансной частоте LC-контур имеет высокое сопротивление. Таким образом, при передаче сигнала с частотой, близкой к 14 МГц, LC-контур как бы размыкает плечо диполя, и антенна работает, как обычный диполь на 20 метров.
На частотах, близких к 7 МГц, контур не резонирует и имеет низкое сопротивление. Поэтому на этих частотах антенна работает, как диполь на 40 метров. LC-контур является как бы ловушкой для сигналов с заданной частотой, поэтому его и называют trap.
Следует однако учитывать, что в диапазоне 40 метров трап на 20 метров будет работать, как удлиняющая катушка. Поэтому в данном диапазоне резонанс будет уже, чем у полноразмерного диполя на 40 метров. Если добавить в антенну еще один диапазон, например, 80 метров, при работе в этом диапазоне получится уже две удлиняющие катушки, поэтому резонанс будет еще уже. Другими словами, каждый добавленный диапазон имеет все более узкий интервал рабочих частот.
Трапы для антенны можно сделать множеством способов. Очень практичный вариант изготовления трапов из коаксиального кабеля был предложен Robert Johns, W3JIP в статье «Coaxial Cable Antenna Traps», опубликованной в журнале QST в мае 1981 года. Его идея была улучшена Robert Sommer, N4UU в статье «Optimizing Coaxial-Cable Traps», опубликованной в журнале QST за декабрь 1984 года.
На основе этих и других работ John DeGood, NU3E написал и выложил в сеть статью An Attic Coaxial-Cable Trap Dipole for 10, 15, 20, 30, 40, and 80 Meters, которая дополнялась с 1998-го по 2010-ый год. На эту статью я и опирался.
В разрезе трап выглядит следующим образом:
Коаксиальный кабель RG58 наматывается виток к витку на кусок пластиковой трубы. Затем экран кабеля с одного конца припаивается к жиле с другого конца согласно схеме. Оставшиеся жила и экран соединяются с плечом антенны. Таким образом, из кабеля получается как бы двойная катушка индуктивности. Плюс к этому, кабель обладает погонной емкостью около 100 пФ на 1 метр, отсюда и возникает емкость. «Двойная катушка индуктивности» на самом деле работает, как трансформатор 1:4. За счет этого происходит увеличение имеданса трапа на резонансной частоте. По утверждению W3JIP и N4UU, такие трапы выдерживают мощность до 1000 Вт.
Практика
Было решено сделать траповый диполь на диапазоны 20, 40 и 80 метров, поскольку именно на этих диапазонах я работаю чаще всего.
Таким образом, требовалось изготовить две пары трапов — для диапазонов 20 и 40 метров.
Я использовал диаметры труб и количество витков кабеля, приведенные в статье NU3E. В метрической системе эти размеры следующие.
- Для 20 метров: 6 витков, труба — D = 41.30 мм, L = 45 мм;
- Для 40 метров: 8 витков, труба — D = 57.15 мм, L = 50 мм;
Трубы соответствующих диаметров и длины были напечатаны на 3D-принтере пластиком PLA. Таким, к примеру, получился трап на 20 метров:
Для проверки трапов был использован генератор сигналов MHS-5200A, осциллограф и нагрузка 50 Ом. Как и ожидалось, в окрестностях резонансной частоты амплитуда сигнала уходит практически в ноль.
Если у вас нет 3D-принтера, осциллографа, генератора сигналов и труб точно такого же диаметра, это не страшно. Точный диаметр трубы и количество витков кабеля не играют большой роли, лишь бы трап резонировал около требуемой частоты. Притом погрешность в сотню-другую килогерц вполне простительна.
Fun fact! Уровень S9 на S-метре трансивера соответствует 50 микровольтам или -73 dBm. Теоретически, обладая этой информацией, можно оценить и абсолютное значение амплитуды. Но, к сожалению, во многих трансиверах S-метр является далеко не точным, и все что ниже или выше S9 показывает очень примерно.
Длины плеч я подбирал таким образом. Берется диполь с плечами чуть больше 5 метров и безо всяких трапов. Затем плечи обрезаются до тех пор, пока КСВ во всем диапазоне 20 метров не будет около 1. За один раз я обрезал где-то по 25 см. Затем к каждому плечу прикреплется по трапу на 20 метров и еще провод для следующего диапазона. Проверяем, что КСВ на 20 метрах все еще в порядке, при необходимости удлиняем-укорачиваем кусок провода между балуном и трапом.
Отмечу, что процесс этот не быстрый. Антенну приходится часто укорачивать, затем опускать, нести в дом, паять, снова нести на улицу, поднимать. Настройка заняла у меня полный выходной день. Главное — делать все спокойно и не спеша, тогда процесс уверенно сходится. В итоге были получены следующие размеры:
- От балуна до трапа на 20 метров: 485 см;
- От трапа на 20 метров до трапа на 40 метров: 362 см;
- От трапа на 40 метров до конца плеча: 530 см;
Таким образом, общая длина антенны составила 27.5 метров. Поскольку трапы также работают, как удлиняющие катушки, антенна получилась короче простого диполя на 80 метров. Отмечу, что приведенные цифры справедливы для конфигурации inverted vee, с высотой центральной части от земли около 7 метров и минимальной высоты плеч от земли 1-2 метра.
Также отмечу, что погрешность в пару сантиметров здесь ни на что не влияет. Но для успешной работы антенны она должна быть как можно более симметричной. В том числе, трапы должны быть повернуты к балуну одной и той же стороной. У меня трапы на оба диапазона повернуты экраном к балуну.
После настройки все места пайки проводов были изолированы при помощи термоусадочных трубок. Для трапов были напечатаны заглушки в виде дисков. Эти заглушки были приклеены к трапам при помощи супер клея. Изоляторы также были напечатаны на 3D-принтере. Затем, аналогично балуну, трапы и изоляторы были покрыты лаком Plastik 71 в два слоя. Окончательный вид антенны в свернутом состоянии:
На солнечном свете лак выглядит синеватым. В доме он абсолютно прозрачный.
Полученные результаты
Время, потраченное на изготовление и настройку антенны, окупилось с лихвой.
На 20 метрах КСВ не превосходит 1.5 во всем диапазоне. В диапазоне 40 метров КСВ не превосходит 1.7, притом в интервале от 7.040 до 7.200 МГц он не превосходит 1.5. На всем диапазоне 80 метров КСВ не превосходит 3. В интервале от 3.565 до 3.725 МГц КСВ меньше 2, а в интервале от 3.600 до 3.690 МГц — меньше 1.5. Впрочем, здесь измерения проводились с помощью КСВ-метра трансивера, поэтому цифры приблизительные.
Антенна была протестирована при работе в SSB на мощности 100 Вт.
На 20 метрах были проведены QSO с операторами из Италии (2230 км), Нидерландов (2000 км), Германии (2000 км), Македонии (1900 км), Турции (1700 км), Румынии (1400 км), Болгарии (1700 км), Кипра (2300 км), Норвегии (1800 км) и Франции (2700 км), а также нескольких городов России. Наиболее удаленным городом оказался Шали (1500 км).
В диапазоне 40 метров мне ответили радиолюбители из Швейцарии (2150 км), Украины (950 км), Польши (1100 км), Греции (2100 км) и Испании (3450 км). Само собой разумеется, также была проведена куча QSO с операторами из России.
По удаленности от меня победили Краснодар и Севастополь (1200 км).
На 80 метрах были проведены QSO с коротковолновиками, проживающими в Беларуси (670 км), Украине (830 км) и Киргизии (3000 км). Также было очень много городов России, среди которых самым удаленным оказался Сургут (2150 км).
Кроме того, оказалось, что антенна пригодна для использования и на других радиолюбительских диапазонах. В частности, на 17 метрах мне удалось провести QSO с операторами из Болгарии (1500 км), Франции (2300 км) и с несколькими операторами из Италии (2100 км). Впрочем, поскольку антенна не тюнилась на данные диапазоны, на них она имеет КСВ > 3 и эффективностью не блещет.
Заключение
С такой антенной вы с кем-нибудь да свяжетесь в любое время суток, в любой день недели. Для перехода между диапазонами не нужно ничего перестраивать, просто берешь, и переходишь. Антенна получилась короче диполя на 80 метров, что тоже плюс. К тому же, антенна получилась довольно компактной и легкой, что делает ее пригодной для использования в походах.
По деньгам вышли примерно те же 25$, что и за диполь без трапов. Правда, я забыл замерить, сколько коаксиального кабеля мне понадобилось для трапов. Пусть будет метров 10. В этом случае общая стоимость антенны не превышает 30$. Это все равно существенно меньше стоимости любой готовой антенны.
Интересно, что используя описанные в данной статье принципы, можно изготовить и вертикальную многодиапазонную антенну (смотри раз и два). Заинтересованным читателям предлагается провести соответствующий эксперимент в качестве упражнения.
Исходники 3D-моделей трапов и изоляторов для OpenSCAD, а также скомпилированные STL-файлы, вы найдете здесь. Как всегда, буду рад любым вашим вопросам и дополнениям.
Дополнение: По теме многодиапазонных антенн вас также могут заинтересовать посты Простая антенна начинающего коротковолновика, Диполь на 40 и 15 метров с емкостными шапками и Траповый диполь на 10/20/40/80 метров.
Метки: Антенны, Беспроводная связь, Любительское радио.
Дипольные и проволочные антенны — Антенны
Вы находитесь на:
17 шт.
Показать 25 50 100 Всего на странице
Посмотреть, как: Список Сетка
Сортировать по Позиция Имя Цена Цвет Цвет Марка портативного устройства
1 895,00 $
349,00 $
395,00 $
Дипольная базовая антенна 40 м/20 м/15 м/10 м/6 м
Узнать больше
199,00 $
Базовая антенна, провод 80 м/40 м Узнать больше
249,00 $
Базовый провод антенны 80 м/40 м/20/15 м/10 м Узнать больше
249,00 $
Базовая антенна Проводной диполь от 2 до 30 МГц Узнать больше
399,00 $
Базовая антенна Проволочный диполь от 2 до 28,6 МГц Узнать больше
189,00 $
20-метровая удлиненная двойная антенна Zepp
Узнать больше
99,00 $
40-метровый диполь Узнать больше
189,00 $
Дуплет для всех диапазонов, 160–6 м, 1,5 кВт
Узнать больше
139,00 $
Проводная антенна G5RV Узнать больше
129,00 $
Антенна G5RV Junior Узнать больше
159,00 $
Дипольная антенна 160 м, длина 265 футов
Узнать больше
129,00 $
Дипольная антенна 80–40 м, однодиапазонная, длина 135 футов
Узнать больше
$119,00
Диполь 20–6 м, однодиапазонный, длина 35 футов
Узнать больше
Обычная цена: $594.
00Специальная цена: 475,00 долларов США
Широкополосная КВ антенна Узнать больше
00Моя корзина
В вашей корзине нет товаров.
Сравнить товары
У вас нет товаров для сравнения.
Информационный бюллетень
Подпишитесь на нашу рассылку:
объем | PIER Journals
1. Ким, Дж. и И. Ли, «802.11 WLAN: История и новые технологии MIMO для стандартов следующего поколения», IEEE Communications Magazine , Vol. 53, № 3, 134-140, март 2015 г.
doi:10.1109/MCOM.2015.7060495
2. Джэк, В., Л. Бернар, К. Махджуби, Р. Соло, С. Коллардей, П. Пулиген и П. Потье, «Коническая антенная решетка для гибкой двухточечной связи в диапазон 5,2 ГГц» IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters , Vol.
15, 1230-1233, декабрь 2016 г.
doi:10.1109/LAWP.2015.2502724
3. Барц, Р. Дж., Развертывание и управление мобильными вычислениями: практические навыки для сертификации мобильности CompTIA и за ее пределами , Wiley, 2015.
4. Чоу, Х. и Х. Су, «Двухдиапазонная гибридная антенная структура с пространственным разнесением для приложений DTV и WLAN», IEEE Transactions on Antennas and Propagation , Vol. 65, № 9, 4850-4853, сентябрь 2017 г.
doi:10.1109/TAP.2017.2723922
5. Saurav, K., NK Mallat, and YMM Antar, «Трехпортовая кольцевая антенна с поляризацией и разнесением диаграммы направленности», IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters , Vol. 17, № 7, 1324-1328, июль 2018 г.
doi:10.1109/LAWP.2018.2844170
6. Абдалразик, А., А. С. А. Эль-Хамид и А. Б. Абдель-Рахман, «Трехпортовая антенна с диэлектрическим резонатором mimo с использованием развязанных мод», IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters , Том.
16, 3104-3107, 2017.
doi:10.1109/LAWP.2017.2763426
7. Фанг, X. С., К. В. Леунг и К. М. Лук, «Теория и эксперимент трехпортовой цилиндрической диэлектрической резонаторной антенны с поляризацией и разнесением», IEEE Transactions on Antennas and Propagation , Vol. 62, № 10, 4945-4951, октябрь 2014 г.
doi:10.1109/TAP.2014.2341698
8. Wang, H., L. Liu, Z. Zhang, Y. Li, and Z. Feng, «Сверхкомпактная трехпортовая антенна mimo с высокой изоляцией и направленными диаграммами направленности», IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters , Vol. 13, 1545-1548, 2014.
doi:10.1109/LAWP.2014.2344104
9. Sharma, Y., D. Sarkar, K. Saurav и K.V. Srivastava, «Трехэлементная антенная система MIMO с разнесением диаграммы направленности и поляризации для приложений WLAN», IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters , Vol. 16, 1163-1166, 2017.
doi:10.1109/LAWP.2016.2626394
10. Квон, О., Р. Сонг и Б.
Ким, «Полностью интегрированная антенна в виде акульего плавника для приложений MIMO-LTE, GPS, WLAN и волн», IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters , Vol. 17, № 4, 600-603, апрель 2018 г.
doi:10.1109/LAWP.2018.2805681
11. Ким, С. и Дж. Ким, «Планарная антенна с круговой поляризацией и высоким коэффициентом усиления 2 x 2, питаемая 4-полосным делителем мощности Gysel для приложений беспроводной сети», IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters , Том. 18, № 5, 1051-1055, май 2019 г.
doi:10.1109/LAWP.2019.2909041
12. Han, W., X. Zhou, J. Ouyang, Y. Li, R. Long и F. Yang, «Шестипортовая антенная система mimo с высокой изоляцией для точек доступа WLAN 5 ГГц, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters , Vol. 13, 880-883, 2014.
doi:10.1109/LAWP.2014.2310739
13. Zhang, Y., Y. Zhang, D. Li, K. Liu и Y. Fan, «Двухполяризованная антенна с полосой пропускания без дополнительной цепи для приложений WLAN 2,4/5 ГГц», IEEE Access , Том.
7, 84 890-84 896, 2019.
doi:10.1109/ACCESS.2019.2924494
14. Гахремани М., Гобади К., Нуриния Дж., Эллис М.С., Ализаде Ф. и Мохаммади Б. Миниатюрная сверхширокополосная антенна с двухдиапазонным подавлением сигналов WLAN/WiMAX с использованием щелевой структуры EBG, IET Microwaves, Antennas Propagation , Vol. 2019. Т. 13, № 3. С. 360–366.
doi:10.1049/iet-map.2018.5674
15. Бхартиа, П., И. Бахл, Р. Гарг и А. Иттипибун, Справочник по проектированию микрополосковых антенн (Антенны Artech House и библиотека распространения) , сер. Антенны и библиотека распространения Artech House, издательство Artech House, 2000.
16. Хамид, М. и Р. Хамид, «Эквивалентная схема дипольной антенны произвольной длины», IEEE Transactions on Antennas and Propagation , Том. 45, № 11, 1695-1696, ноябрь 1997 г.
doi:10.1109/8.650083
17. Ансаризаде, М., А. Горбани и Р.А. Абд-Альхамид, «Подход к моделированию эквивалентной схемы прямоугольных микрополосковых антенн», Progress In Electro Magnetics Research B , Vol.
8, 77-86, 2008.
doi:10.2528/PIERB08050403
18. Позар, Д.М., Микроволновая техника , 3-е изд., Wiley, Hoboken, NJ, 2005.
19. Баланис, К. А., Теория антенн: анализ и разработка , Wiley-Interscience, 2005.
20. Латиф, С.И. и Л. Шафаи, «Выравнивание диаграммы направленности круглых патч-антенн с использованием различной диэлектрической проницаемости подложки и размеров плоскости земли», IEEE Transactions on Antennas and Propagation , Vol. 59, № 10, 3502-3511, октябрь 2011 г.
doi:10.1109/TAP.2011.2163775
21. Ву, К., К. Ву, З. Би и Дж. Литва, «Моделирование микрополосковой патч-антенны с коаксиальным питанием методом конечных разностей во временной области», Electronics Letters , Том. 27, № 19, 1691-1692, сентябрь 1991 г.
doi:10.1049/el:19911053
22. Waterhouse, R., Печатные антенны для беспроводной связи , 1-е изд., сер. RSP, Wiley, 2007.
doi:10.1002/9780470512241
23.
Ким, Дж. Х., Ан К. и Банг Дж., «Повышение усиления антенны с помощью дырявого суперстрата», IEEE Transactions on Antennas and Propagation , Vol. 64, № 3, 1164-1167, март 2016 г.
doi:10.1109/TAP.2016.2518650
24. Энгета, Н., «Идея создания тонких субволновых объемных резонаторов с использованием метаматериалов с отрицательной диэлектрической и проницаемостью», IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters , Vol. 1, 10-13, 2002.
doi:10.1109/LAWP.2002.802576
25. Чен, К., З. Ян и Т. Цзян, «Улучшение усиления и полосы пропускания микроволновой антенны с фазовой компенсацией метаповерхности», AIP Advances , Vol. 5, № 6, 1695-1696, июнь 2015 г.
26. Накви, А. Х. и С. Лим, «Антенна с управляемым лучом и программируемой метаповерхностью», Транзакции IEEE по антеннам и распространению , Vol. 67, № 6, 3704-3711, июнь 2019 г.
doi:10.1109/TAP.2019.2905690
27. Рошна, Т.К., У. Дипак и П. Моханан, «Компактная антенна UWB MIMO для характеристик трехнаправленного разнесения», IET Microwaves, Antennas Propagation , Vol.
