Многодиапазонная проволочная антенна Open Sleeve

Мечта многих радиолюбителей — построить простую антенну, работающую на всех любительских КВ-диапазонах. Однако это не простая задача. Сложные высоконаправленные КВ-антенны весьма дороги и в лучшем случае выполнимы не ниже диапазона 40 метров. Наиболее доступное решение — это проволочные диполи. А как сделать дипольную антенну на все или хотя бы на большую часть любительских КВ-диапазонов? Оказывается, такие решения есть.

Самый известный и популярный вариант — многодиапазонная антенна «Inverted V», которую российские радиолюбители по-деревенски окрестили «инвертером», хотя никакого инвертера в ней нет, просто своё английское название «перевёрнутое V» она получила за сходство с перевёрнутой буквой V.

Такую антенну, состоящую из нескольких проволочных диполей на разные диапазоны, можно подключить через симметрирующий дроссель к общему кабелю питания 50 Ом и хорошо согласовать. Для установки антенны нужна всего одна точка подвеса (мачта) в её средней части. Антенна лучше настраивается, если диполи разных диапазонов разнесены по кругу, а не висят в одной плоскости. При расположении проводников в одной плоскости их необходимо разносить веером по вертикали, что требует много точек крепления оттяжек.

Как и все горизонтальные диполи, антенна «Inverted V» при низком подвесе имеет большой угол максимального излучения в зенит и малопригодна для дальних связей. Но на трассах от 100 до 3000 км работает хорошо и имеет практически круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. При размещении такой антенны на крыше многоэтажного дома у неё, кроме зенитных лепестков, появляются лепестки и под малыми углами излучения, что позволяет работать с dx-станциями.

Другой, но менее известный вариант — антенна «Open Sleeve».

Теория этой антенны описана у DL2KQ (Гончаренко И. В. «Антенны КВ и УКВ», ч. 3. — М.: «Радиософт», 2006, гл. 5.2.2 «Open Sleeve», с. 217).

Это проволочный диполь на нижний из рабочих диапазонов, так называемый «мастер-диполь», запитанный коаксиальным кабелем 50 Ом через симметрирующий трансформатор. Вокруг «мастер-диполя» на расстоянии нескольких сантиметров располагаются проволочные излучатели полуволновой длины, возбуждаемые на частотах их резонанса за счёт ёмкостной связи с «мастер-диполем» (рис. 1). Таких излучателей, растянутых параллельно «мастер-диполю», может быть 4, 5 и даже 6.

Рис. 1. «Мастер-диполь»

 

Необходимое расстояние (зазор) между «мастер-диполем» и дополнительными излучателями обеспечивают диэлектрические распорки — крестовые или дисковые (подходят болванки CD-дисков). Чтобы распорки не перемещались вдоль проводников и элементов растяжек, по обеим сторонам распорок установлены фиксаторы, например, обжимы из отрезков тонкостенной алюминиевой трубы (рис. 2). Короткие излучатели растягиваются между распорками посредством лески или кевларового шнура.

 

Рис. 2. Диэлектрические распорки

 

Автор смоделировал и затем изготовил эту антенну на диапазоны 80, 40, 20, 17, 15 и 10 метров из расплетённого телефонного полевого кабеля П-274. Для него расстояние излучателей до осевого «мастер-диполя» равно примерно 4 см.

На диапазоне 12 метров антенна не настраивалась из-за взаимодействия излучателя диапазона с кратными резонансами излучателей нижних диапазонов. На диапазоне 15 метров также немного мешает третий резонанс 40-метрового излучателя, давая лишний резонанс несколько выше по частоте, но с этой проблемой справиться удаётся.

Настройка антенны производится отдельно на каждом диапазоне (зависимость между настройкой отдельных излучателей незначительная, а вот от высоты подвеса над землёй настройка зависит сильно).

Сначала настраиваем «мастер-диполь» на диапазон 80 метров, подбирая его длину. Затем по очереди настраиваем в резонанс излучатели на 40, 20, 17, 15 и 10 метров, также подбором их длины. Минимального КСВ на резонансных частотах добиваемся, регулируя расстояние от «мастер-диполя» до настраиваемого излучателя (приближая — уменьшаем R антенны на частоте резонанса, где реактивная часть сопротивления X=0, удаляя — увеличиваем R). Таким образом, можно нащупать минимум КСВ, соответствующий 50 Ом. Желательно придумать такую конструкцию диэлектрических распорок, которая позволяла бы оперативно регулировать расстояния и затем их фиксировать. Например, что-нибудь из двух дисков, поворачивающихся для зажима проводников в нужной канавке и скрепляемых двумя винтами (рис. 3).

Рис. 3. Конструкция диэлектрических распорок

 

Автор применял крестовые распорки, сверлил в них отверстия диаметром 3 мм, и процедура продевания в них проводников занимала много времени. Все излучатели натягивались капроновыми лесками или кевларовыми (арамидными) шнурами диаметром 2 мм параллельно «мастер-диполю». Для ускорения процедуры настройки нужно оставлять небольшие (100…200 мм) свисающие хвостики проводников излучателей, которые откусываются при настройке. Концы лески завязываются надёжным «рыбацким» узлом. Однако замечено, что даже леска диаметром 2 мм постепенно удлиняется, в отличие от «полёвки», и стройная конструкция антенны со временем перекашивается. В этом отношении очень хорошо ведут себя кевларовые шнуры.

Число распорок выбирается из практических соображений, у меня их было девять. Опыт эксплуатации показал, что в центре антенны лучше ставить две распорки и подключать кабель питания между ними. Кроме того, при сильных порывах ветра концы антенны могут закручиваться вокруг оси, полностью нарушив настройку антенны. Этого не произойдёт, если к нижним концам крайних распорок подвесить небольшие стабилизирующие грузики. У меня это были свободно свисающие полоски оргстекла сечением 5×10 мм и длиной 10 см.

На фотографии рис. 4 видно, как выглядит антенна на пять диапазонов. Крестовины изготовлены из капролона. Излучатель на диапазон 10 метров в первой конструкции не использовался, грузиков тоже ещё не было. Антенна установлена на двух мачтах высотой по 6 м на крыше 17-этажного дома. Симметрирующий дроссель — это шесть витков кабеля питания, намотанных на кольцевом магнитопроводе из феррита марки 600НН.

Рис. 4. Антенна на пять диапазонов

 

Расстояние между мачтами должно быть не менее длины «мастер-диполя», т. е. около 40 м. Диаграмма направленности антенны — как у обычного горизонтального полуволнового диполя.

На изготовление антенны потребовалось 50 м двойного телефонного кабеля П-274, 80 м кевларового шнура или капроновой лески диаметром 2 мм, десять распорок, три изолятора и одно большое ферритовое кольцо.

Моделирование показало, что эту антенну можно выполнить подобно антенне «Inverted V», направив её концы к земле. Этот вариант требует для подвеса всего одну мачту и две точки крепления оттяжек плеч. При моделировании удалось настроить её на диапазоны 80, 40, 20, 17 и 10 метров. На 15 и 12 метров излучатели настроить не удаётся.

В отличие от антенны «Inverted V», все излучатели располагаются в одной плоскости, что существенно облегчает её размещение на крыше или на дачном участке. Диаграммы направленности — как у «Inverted V».

Единственное отличие между антеннами «Open Sleeve» и «Inverted V» — более узкая полоса частот на верхних диапазонах первых. Увеличение диаметра проводников приводит к необходимости увеличить расстояние между ними, но полосу частот не расширяет. Однако полоса частот 100…150 кГц при КСВ< 2 получается на всех диапазонах, что не так уж плохо!

В текущий летний сезон предстоит проверить её практически на дачном участке при использовании мачты высотой 10 м. Кто построит и испытает её раньше — пишите.

Трёхлетний опыт эксплуатации этой антенны на крыше 17-этажного здания показал неэффективность подвешивания грузиков: порывы ветра забрасывали их вверх, и антенна всё равно перекручивалась. Гораздо надёжнее — оттянуть тонкой леской нижние концы крайних крестовин к крыше.

Файлы в формате *.maa для самостоятельного изучения свойств описанной антенны находятся здесь.

Автор: Владислав Щербаков (RU3ARJ), г. Москва

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. Вместо генератора сигналов можно использовать генератор Клаппа с переменными емкостями и индуктивностями. Что же до зависимости амплитуды сигнала от частоты, ее покажет ваш трансивер.

Абсолютные значения видеть не требуется. Достаточно только знать, на какую частоту пришелся минимум.

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. Если на 20 метрах все в порядке, принимаемся за 40 метров. Снова укорачиваем антенну до тех пор, пока КСВ на 40 метрах не будет около 1.

При этом на работу антенны в 20 метрах это укорачивание уже не влияет. В противном случае, с вашими трапами что-то не так. Закончив с 40 метрами, повторяем процедуру для 80 метров.

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.

Для другой высоты мачты может потребоваться корректировка размеров. (Вообще-то, 7 метров — это маловато для inverted vee на 80 метров, но на данный момент у меня нет возможности установить антенну выше.)

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.

472kHz.org

Антенны

Как минимум для передачи требуется выделенная (настроенная) антенна.
Из-за длины волны 630 метров четвертьволновая или даже полуволновая антенна практически не работает. Таким образом, большинство антенн, используемых в диапазоне 472 кГц, являются короткими (по сравнению с длиной волны), что приводит к очень малому сопротивлению излучения и большой реактивной составляющей импеданса антенны.

Самая популярная антенна на 630 м — вертикальный несимметричный вибратор с верхней загрузкой. Это может показаться сложным, но это довольно простая антенна. На самом деле это просто причудливое название для одного или нескольких горизонтальных проводов (верхняя загрузка) с прикрепленным где-то вертикальным выпадающим проводом. Это может быть даже диполь на 80 м или 160 м, где линия питания действует как раскрывающийся провод (просто соедините обе стороны линии питания вместе на нижнем конце).

Основные правила для эффективной «проволочной антенны» на 630 м:

• Поднимите как можно больше проволоки как можно выше в воздух.
• Хранить вдали от зданий, деревьев и т. д.

Короткий вертикальный монополь будет действовать как емкость (C _V ) последовательно с сопротивлением излучения (R _A ) и сопротивлением потерь (R _G ). Ток антенны (I) будет линейно уменьшаться от точки питания к вершине антенны, где он достигнет 0, а напряжение по всей антенне будет одинаковым.
Импеданс короткой вертикальной несимметричной антенны имеет емкостную составляющую, которая составляет примерно 6 пФ на метр. Эту емкостную составляющую необходимо компенсировать последовательной индуктивностью, так называемой нагрузочной катушкой (L). Потери в нагрузочной катушке также будут вносить свой вклад в общее сопротивление потерь.

На высоте 630 м хорошее приближение сопротивления излучения короткого вертикального монополя без препятствий без верхней нагрузки составляет:

Р _А  = Н ² /1000
(R _A  = сопротивление излучению в Ом, H = высота антенны в м)

Учтите, что напряжение антенны может составлять несколько кВ! Вертикальный несимметричный вибратор высотой 10 м будет иметь емкость антенны около 60 пФ. Для этого потребуется нагрузочная катушка 1,87 мГн. Реактивное сопротивление нагрузочной катушки составляет 5584 Ом (на частоте 475 кГц). Если сопротивление потерь составляет 40 Ом, а мощность передатчика составляет 100 Вт, ток антенны будет 1,58 А. Этот ток проходит через нагрузочную катушку и создаст напряжение антенны 8,82 кВ.

Радиационная стойкость короткого вертикального монополя может быть улучшена за счет увеличения среднего тока. Это делается путем «загрузки» антенны сверху: добавления горизонтальной секции вверху вертикальной части.
Помимо улучшения сопротивления излучению, верхняя нагрузка также увеличивает емкость антенны, что приводит к двум дополнительным преимуществам:

• Нагрузочная катушка может быть меньше, и, следовательно, иметь меньшие потери.
• Напряжение антенны будет ниже.

Верхняя нагрузка увеличивает емкость антенны примерно на 5 пФ на метр.
На высоте 630 м радиационная стойкость вертикального монополя с верхней загрузкой составляет приблизительно:

R _A  = ((10·L _H +6·L _V )/(5 · L _H +6·L _V )) 30 30 ^{2 90 /1000}
(R _A = радиационное сопротивление в Ом, L _H = длина горизонтального провода (проводов), L _В = длина вертикального провода, H = высота антенны в м)

Бесконечная верхняя нагрузка в четыре раза увеличивает радиационное сопротивление короткого вертикального монополя.

Сопротивление потерям, которое мы хотим сохранить как можно ниже, определяется:

• Проводимость грунта: чем лучше проводимость грунта, тем меньше потери. Проводимость грунта варьируется от 1000 мСм/м (соленая вода) до 0,01 мСм/м (очень сухая почва).
• Крупные объекты, такие как здания и деревья: если держать их подальше от таких объектов, сопротивление потерям будет как можно ниже.
• Потери в нагрузочной катушке: Использование провода достаточного диаметра и хорошая техника намотки позволяют снизить эти потери. Кроме того, чем меньше индуктивность, необходимая для приведения антенны в резонанс, тем меньше будут потери.

В большинстве случаев сопротивление потерь находится в диапазоне от 10 до 100 Ом.

Вертикальный монополь с верхней нагрузкой может быть сконструирован по-разному, в зависимости от местных условий. Некоторые разновидности:

Короткий вертикальный несимметричный вибратор над идеальной (проводящей) землей имеет коэффициент усиления 3 (4,77 дБи, 2,62 дБд) и угол взлета 0°. По мере снижения проводимости грунта коэффициент усиления будет уменьшаться, а угол взлета будет увеличиваться.

Альтернативой вертикальному несимметричному вибратору (с верхней загрузкой) является рамочная антенна. Здесь также применимо правило «чем больше, тем лучше».
Если рамочная антенна мала по сравнению с длиной волны (что весьма вероятно на 630 м), импеданс будет иметь индуктивный компонент (L _A ), который необходимо нейтрализовать последовательным конденсатором. Обратите внимание, что небольшая рамочная антенна будет иметь гораздо меньшее общее сопротивление (R _A + R _G ) по сравнению с вертикальным несимметричным вибратором. Это приводит к большому току антенны. Поскольку этот ток также протекает через последовательный конденсатор, вам понадобятся очень приличные конденсаторы.
Антенный ток небольшой рамочной антенны постоянен, в то время как напряжение антенны падает линейно.
Рамочная антенна гораздо менее подвержена экологическим потерям по сравнению с вертикальным несимметричным вибратором. В результате потери на окружающую среду часто не преобладают по сравнению с потерями на сопротивлении проводов (включая скин-эффект!) и потерями в последовательных конденсаторах.
Радиационное сопротивление небольшой рамочной антенны определяется площадью петли A. На расстоянии 630 м хорошее приближение к радиационному сопротивлению составляет:

R _рад = A ² /5130000
(R _рад = сопротивление излучению в Ом, A = площадь контура в м ² )

Индуктивность небольшой рамочной антенны зависит от формы, размера и диаметра провода. Хорошее приближение дает формула IN3ODT:

L = 0,2·P·ln((3340·A)/(d·P))
(L = индуктивность контура в мкГн, P = периметр контура в м, A = площадь контура в м ² , d = диаметр провода в мм)

Небольшая рамочная антенна имеет теоретическое усиление 1,5 (1,76 дБи, -0,39 дБд).

Для согласования небольших антенн требуется в основном 2 шага:

1. Приведение антенны в резонанс (устранение реактивной составляющей в импедансе антенны). Для короткого вертикального несимметричного вибратора это делается с помощью нагрузочной катушки, для небольшой рамочной антенны потребуется последовательный конденсатор.
   Поскольку полоса пропускания этих антенн довольно мала, вам, вероятно, потребуется настроить резонанс в зависимости от частоты передачи (QSY) или даже при изменении погоды. По этой причине нагрузочная катушка или последовательный конденсатор или, по крайней мере, его часть должны быть регулируемыми.
2. Согласуйте импеданс резонирующей антенны с импедансом передатчика (обычно 50 Ом). Хотя это можно сделать, подключив нагрузочную катушку или последовательный конденсатор, часто удобнее использовать согласующий трансформатор или, в конечном счете, LC-цепь.
   Поскольку импеданс антенны будет в основном определяться сопротивлением потерь антенной системы, а не сопротивлением излучения, вам также может потребоваться настроить согласование импеданса в зависимости от сезонных изменений или даже изменений погоды.

Важным параметром передающей антенны на 630 м является эффективность. Этот КПД (η) представляет собой отношение сопротивления излучения (R _A ) и суммы сопротивления излучения и сопротивления потерь (R _G ):

η = Р _А  / (Р _А + Р _Г )

• Сопротивление излучению в основном определяется высотой антенны и отношением длины горизонтальных (верхних) проводов к высоте. Типичные значения составляют от 0,1 до 1 Ом для небольшого вертикального несимметричного вибратора с верхней нагрузкой и от 0,001 до 0,1 Ом для небольшой рамочной антенны.
• Сопротивление потерь определяется потерями на окружающую среду и потерями в нагрузочной катушке для вертикального монополя (обычно от 10 до 100 Ом). Для небольшой рамочной антенны сопротивление провода и потери в последовательных конденсаторах часто являются преобладающими (обычно от 0,1 до 1 Ом).

Это означает, что типичная эффективность передающей антенны на расстоянии 630 м находится в диапазоне от 0,1% (-30 дБ) до 10% (-10 дБ), если только у вас нет действительно большой антенны, эффективность которой может достигать 50% или более.

Полезные ссылки: ON7YD: Антенны для 136 кГц (углубленный учебник по малым антеннам, большая часть информации применима и для 472 кГц)
PA3BCA: Антенная система 500 кГц @ pa3bca
N6LF: Некоторые мысли о вертикалях 630 м, часть 1 и часть 2
VK1SV: Эксперимент с малой петлей 472 кГц
SM6BGP: Динамическая вертикальная антенна для 500 кГц (или как построить большую антенну для 500 /472 кГц) 

Измерение ВЧ-напряжений на контактирующих с плазмой поверхностях антенн ICRF (Технический отчет)

Измерение ВЧ-напряжений на контактирующих с плазмой поверхностях антенн ICRF (Технический отчет) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другое связанное исследование

Измерения высокочастотных напряжений на экранах Фарадея и защитных бамперах были выполнены для нескольких рамочных антенн, включая макет антенны и Al для JET, оригинальную антенну для Tore Supra, существующую антенну ASDEX-U и складчатый волновод. Рамочные антенны показывают напряжения, которые масштабируются до {примерно}12 кВ при максимальном входном напряжении 30 кВ с фазировкой 0/0. Напряжения резко уменьшаются для фазировки 0/{pi}. Эти напряжения важны тем, что они могут существенно увеличить ВЧ-потенциал оболочки за пределы уровней, связанных с простой связью электромагнитного поля от токовых перемычек, что приводит к нагреву плазмы. В этой статье мы исследуем и измеряем источник этих напряжений, их масштабирование с учетом импеданса антенны и различия между массивами петель.

Авторов:

Хоффман, DJ; Бейти, FW; Белл, Г. Л.; Бигелоу, Т. С.; Коман, Дж. Б. О.; Гулдинг, Р. Х.; Спешка, Г. Р.; Райан, премьер-министр; Чжан, Х

Дата публикации:

1995-09-01

Исследовательская организация:

Национальная лаборатория Ок-Ридж. (ORNL), Ок-Ридж, Теннесси (США)

Организация-спонсор:

Министерство сельского хозяйства США, Вашингтон, округ Колумбия (США)

Идентификатор ОСТИ:

110236

Номер(а) отчета:

CONF-9505105-17
ВКЛ.: DE95017400; РНН: 95:021969

Номер контракта Министерства энергетики США:  

АК05-84ОР21400

Тип ресурса:

Технический отчет

Отношение ресурсов:

Конференция: 11. Тематическая конференция по радиочастотам в плазме, Палм-Спрингс, Калифорния (США), 17-19 мая 1995 г.; Другая информация: PBD: [1995]

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Тема:

70 ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И СТРОЕНИЕ; ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ НАГРЕВ; ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ; АНТЕННЫ; ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ; МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ; МАСШТАБНЫЕ ЗАКОНЫ; ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИМПЕДАНС

---

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс

Хоффман, Д.Дж., Бэйти, Ф.В., Белл, Г.Л., Бигелоу, Т.С., Каугман, Дж.Б.О., Гулдинг, Р.Х., Хасте, Г.Р., Райан, П.М., и Чжан, Х. Измерение ВЧ-напряжений на контактирующих с плазмой поверхностях антенн ICRF . США: Н. П., 1995. Веб. дои: 10.2172/110236.

Копировать в буфер обмена

Хоффман, Д. Дж., Бейти, Ф. В., Белл, Г. Л., Бигелоу, Т. С., Каугман, Дж. Б. О., Гулдинг, Р. Х., Хасте, Г. Р., Райан, П. М., и Чжан, Х. Измерение ВЧ-напряжений на контактирующих с плазмой поверхностях Антенны ICRF . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/110236

Копировать в буфер обмена

Хоффман, Д. Дж., Бейти, Ф. В., Белл, Г. Л., Бигелоу, Т. С., Каугман, Дж. Б. О., Гулдинг, Р. Х., Хасте, Г. Р., Райан, П. М., и Чжан, Х. 1995. «Измерение ВЧ-напряжений на контактирующих с плазмой поверхностях антенн ICRF». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/110236. https://www.osti.gov/servlets/purl/110236.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_110236,
title = {Измерение ВЧ-напряжений на контактирующих с плазмой поверхностях антенн ICRF},
автор = {Хоффман, Д. Дж., и Бейти, Ф. В., и Белл, Г. Л., и Бигелоу, Т. С., и Коман, Дж. Б.О. и Гулдинг, Р. Х., и Хасте, Г. Р., и Райан, П. М., и Чжан, Х},
. abstractNote = {Измерения высокочастотных напряжений на экранах Фарадея и защитных бамперах были выполнены для нескольких рамочных антенн, включая макет антенны и Al для JET, оригинальную антенну для Tore Supra, существующую антенну ASDEX-U и сложенную волновод. Рамочные антенны показывают напряжения, которые масштабируются до {примерно}12 кВ при максимальном входном напряжении 30 кВ с фазировкой 0/0. Напряжения резко уменьшаются для фазировки 0/{pi}. Эти напряжения важны тем, что они могут существенно увеличить ВЧ-потенциал оболочки за пределы уровней, связанных с простой связью электромагнитного поля от токовых перемычек, что приводит к нагреву плазмы. В этой статье мы исследуем и измеряем источник этих напряжений, их масштабирование с учетом импеданса антенны и различия между петлевыми массивами.},
дои = {10.2172/110236},
URL = {https://www.