Питание антенны вертикальная Delta Loop | RUQRZ.COM
На Интернет форумах для формирования излучения с вертикальной поляризацией в основном обсуждается запитка «дельты» в «нижний» (от земли) угол
Рис. 1
или на расстоянии L/4 от «нижней» точки В, т.е. вблизи земли.
Рис. 2
На рисунках 1 и 2 в точках Б и Г пучность тока, в точках А и В — пучность напряжения.
Такое решение антенны я сразу отверг: антенна и так установлена низко, а при такой запитке основное излучение происходит вблизи земли. К тому же, запитывать антенну так, как показано на рис.2, следует разве что с 9-этажки — ведь желательность размещения кабеля перпендикулярно полотну антенны никто не отменял, причем хорошо бы, чтобы и радиостанция находилась на 9-м этаже.
Известно, что наибольшая интенсивность электромагнитного излучения находится вблизи пучности тока: «мощность излучения отрезка провода антенны пропорциональна квадрату тока в этом отрезке», т.е. мощность излучения в каждом отрезке провода антенны — разная, максимальная — в пучности тока.
Для антенны, показанной на рис.1, пучность тока в точке Б находится в самом низу, а для антенны на рис.2 — чуть выше нижней части антенны, что не так уж и плохо. Тем не менее, для низковисящей «дельты» и этот вариант не подходит.
Опираясь на эти рассуждения, решил изготовить антенну с запиткой в верхней части на расстоянии L/4 от верхней точки В (рис.3).
Фактически, это «перевернутая» антенна, показанная на рис 2.
На рис.3 хорошо видно, что пучности тока (точки Б и Г) располагаются на большей высоте, а значит, максимум излучения происходит довольно далеко от
земли, что очень важно при небольшой высоте подвеса антенны. К тому же, при такой конфигурации облегчается почти перпендикулярный подвод кабеля к полотну антенны.
При 10-метровой высоте подвеса верхнего полотна получилась неплохая двухдиапазонная (40 и 20 м) антенна, установленная под наклоном, т.к. сделать ее полностью вертикальной при такой высоте подвеса невозможно. Нижняя точка антенны находится буквально в метре от земли, однако это практически не сказывается на эффективности излучения.
Здесь нужно отметить, что местоположения пучностей тока и напряжения, указанные на рис 1—3, справедливы для антенны диапазона 40 м. В диапазоне 20 м в антенне укладываются» 2 волны, пучностей тока и напряжения будет по 4, поэтому поляризация получаете комплексная — вертикально-горизонтальная.
Полотно антенны изготовлено из медного провода диаметром 2 мм в эмалевой изоляции. Дельта представляет собой равносторонний треугольник со сторонами 14,34 м, периметр — 43,02 м. Расстояния между точками А, Б, В и Г (рис. 3) равны и составляют по 10,75 м. Расстояние от узла запитки Б до верхнего угла — 3,58 м. С такими размерами резонансные частоты антенны — 7040 и 14100 кГц, пучности тока Б и Г оказываются напротив.
При соблюдении этих пропорций, в некоторых направлениях антенна может иметь определенное усиление. При необходимости удобно укорачивать нижний угол, уменьшив отрезок 3,58 м. например, до 3,50 м. Небольшая неточность расположения точек Б и Г по горизонтали не приводит к заметному ухудшению работы антенны.
От балуна в точке запитки пришлось отказаться, т.к. она подвергается ветровым нагрузкам. Поэтому в точке запитки вместо тяжелого балуна на кабеле установлены 5 ферритовых «защелок» RF-130S. По этой же причине пришлось отказаться и от какого-либо согласования в узле запитки. Экран кабеля подключен к верхней части антенны, центральный провод — к нижней.
Наиболее актуальные характеристики антенны (полное входное сопротивлении и КСВ) снимались анализатором АА-ЗЗОМ с помощью полуволнового повторителя, изготовленного из коаксиального 50-омного кабеля длиной 14 м. В диапазоне 7 МГц активное входное сопротивление составило 120 Ом, в диапазоне 14 МГц — 140 Ом. Из-за недостаточной высоты подвеса имеется реактивная составляющая входного сопротивления, поэтому в диапазоне 7 МГц КСВ=3,0; в диапазоне 14 МГц — 4,0.
В такой ситуации было принято решение снизить КСВ, применив согласующий отрезок 75-омного кабеля. Комбинируя подключение коротких отрезков такого кабеля длиной 10 см, 20 см, 30 см, 50 см, 1 м, 2 м, 3 м, 3.5 м снабженных дешевыми телевизионными разъемами, после полуволнового повторителя выяснилось, что в диапазоне 7 МГц требуется отрезок кабеля длиной 6,9 м, в диапазоне 14 МГц — 3,5 м, что позволило получить в диапазоне 7 МГц КСВ=1,2; в диапазоне 14 МГц — 1,5.
В итоге, было решено непосредственно к антенне подключить отрезок 75-омного кабеля длиной 3,5 м, а уже к нему — 50-омный кабель длиной 8,6 м (всего 14,1 м). К сожалению, из-за неточного выбора длины полуволнового повторителя (она была определена расчетным путем) в диапазоне 7 МГц КСВ составил 2,0; в диапазоне 14 МГц — 2,3. Это не так уж и плохо—при КСВ до 3,0 вся мощность уходит в антенну. Тем более, что повышенный КСВ имеется лишь в кабеле длиной 14 м.
Кабели имеют диаметр 10 мм и многожильный центральный проводник. К месту соединения кабелей примотан пластиковый угольник длиной около 15 см, обрезанный по диаметру кабелей, что обеспечивает надежность соединения при ветровых нагрузках.
Внизу ничто не препятствует установке токового балуна, снабженного разъемами, который окончательно отсечет возможные синфазные токи.
В авторском варианте 50-омный кабель через антенный коммутатор подключается к одному из двух согласующих устройств (СУ) — на 7 или на 14 МГц.
Фактически, СУ на 7 МГц может работать в диапазонах от 1,8 до 15 МГц. В СУ на 14 МГц применена катушка из медной трубки диаметром 6 мм (1+2+4+4 витка, всего 11 витков), и оно может использоваться в диапазонах 7—29 МГц.
Если вместо последних 4 витков намотать 8 (всего витков будет 15), то, в принципе, СУ будет работать начиная с 3,5 МГц, а возможно, и с 1,8 МГц (следует проверить практически). Ввиду простоты изготовления, мною было изготовлено 3 таких СУ. В результате, после согласующих устройств полоса частот без реактивной составляющей составила 400 кГц на 40-метровом диапазоне и 380 кГц в диапазоне 20 м.
Такое согласование было сделано с целью максимально возможного снижения потерь в 50-метровом коаксиальном кабеле, который подключен ко второму антенному коммутатору. В двух местах на этом кабеле установлены по 20 ферритовых «защелок». КСВ в длинном кабеле, подключенном к выходу согласующего устройства, — около единицы. Согласующие устройства на сосредоточенных элементах вполне можно заменить дополнительными отрезками 75-омного кабеля, длины которых придется подобрать.
Антенну можно упростить, если она будет работать на одном диапазоне. В таком варианте длина 75-омного отрезка кабеля, подключаемого к полотну антенны, составляет 3,5 м в диапазоне 14 МГц и около 7 м — в диапазоне 7 МГц. Согласующее устройство можно установить в помещении радиостанции или вовсе обойтись без него.
Есть еще один вариант:
Там, в поле, анализатором АА-ЗЗОМ были измерены некоторые характеристики антенны, которые вследствие более высокого подвеса оказались заметно лучше, чем у антенны, установленной на 10-метровой высоте. В диапазоне 40м реактивной составляющей не было совсем, Rвх=141 Ом, КСВ=1,91, полоса по уровню КСВ=2,0 — 80 кГц, по уровню КСВ=3,0 — 300 кГц, активное сопротивление сохраняется в полосе 800 (!) кГц. В диапазоне 20 м реактивная составляющая также отсутствовала, Rвх=194 Ом, КСВ=2,56, полоса по уровню КСВ=3 — 620 (!) кГц, активное сопротивление сохраняется в полосе 630 (!) кГц.
Согласование производилось с помощью самодельного СУ, к которому подключался 75-омный кабель. Применение согласующего устройства позволило получить на обоих диапазонах КСВ=1,0 в 50-омном кабеле, соединяющем СУ с трансивером.
Широкая полоса рабочих частот без реактивностей — это замечательное свойство замкнутых антенн. Нет необходимости перестраивать СУ в пределах любительского диапазона—достаточно настроить его в одной точке. При этом СУ может находиться достаточно далеко от трансивера.
В поле в качестве полотна антенны мы применили полевой сдвоенный провод П-274. Этот провод в полиэтиленовой изоляции имеет определенный коэффициент укорочения, поэтому периметр антенны получился несколько меньшим, несмотря на большую высоту подвеса, чем дома, и составил 42,70 м.
Здесь также был равносторонний треугольник со стороной 14,23 м. Расстояния между точками А, Б, В и Г также равны и составляют по 10,67 м. Расстояние от узла запитки и до верхнего угла — 3,56 м.
Некоторые проблемы возникли с балуном, который входит в состав универсальной линии: для передвижения полотна антенны были использованы пластиковые круги от игрушки пирамида, и балун несколько сместился вниз от запроектированной точки (3,56 м от верха). Несмотря на это, антенна работала просто великолепно, т.к. на 12-метровых трубах она была установлена почти вертикально.
Планируется переместить балун в начало линии, снабдив его разъемами,. чтобы сохранить защиту от синфазных токов. Кроме того, на кабель, лежащий на траве, можно надеть ферритовые «защелки» или пропустить несколько раз через ферритовое кольцо — кабель диаметром 7 мм вполне это позволяет.
Также планируется испытать антенну в полевых условиях, но уже на высоте 16 м Опять будут применены стекпопластиковые мачты. Антенна будет установлена вертикально. О результатах испытания непременно сообщу.
RU9UX
Что еще почитать по теме:
Маловысотная эффективная антенна | RUQRZ.COM
Удивительное — рядом. Об этом невольно задумываешься, знакомясь с оригинальным взглядом на привычные предметы и явления. Так, с первых шагов развития радиосвязи повелось устанавливать антенны как можно выше. А вот Лев Алексеевич Всеволожский, UA3IAR, попробовал сделать обратное — расположить антенну как можно ниже, на высоте чуть более полуметра. Тем не менее, результат получился очень обнадеживающий — антенна не только работает в диапазоне 80м, но и демонстрирует неплохую эффективность
Всем коротковолновикам и «уквистам» известно, что высоко подвешенная антенна «работает лучше», чем размещенная низко над проводящей поверхностью. Однако само понятие «работает лучше» требует уточнения. Даже сравнительная оценка эффективности приема (передачи) двух разных антенн зависит от расстояния между корреспондентами и состояния ионосферы. Поскольку при проведении радиосвязей приоритет отдается дальним корреспондентам, представляется целесообразным сравнивать эффективность работы антенн по значениям коэффициента усиления при малых вертикальных углах излучения. К сожалению, эти данные (особенно на KB) практически никогда не могут быть получены экспериментальным путем, их приходится определять расчетными методами. В настоящее время, в связи с появлением компьютерных моделирующих программ, в частности, программы MMANA, эти задачи стали доступны большинству радиолюбителей.
Результаты такого анализа для трех антенн 80-метрового диапазона (3,6 МГц) — полуволнового диполя, подвешенного на высоте 20 м; такого же диполя на высоте 40 м и низко расположенного «треугольника» — приведены в таблице. Диполи оптимизированы по КСВ, «треугольник» — по минимуму реактивной составляющей сопротивления. Анализ выполнен для случая реальной земли с диэлектрической проницаемостью 13 и проводимостью 6 мС. Материал — медный провод диаметром 2 мм.
Как следует из этого анализа, диполь на высоте 20 м является весьма малоэффективной антенной. Значительно лучшие параметры получаются при 40-метровом подвесе, что, вообще-то, предсказуемо. Однако сооружение мачт высотой 20, а тем более 40 м зачастую является невыполнимой задачей. Подвес антенны на высоте 10…12 м еще больше ухудшает ее параметры. Применение антенны Inverted V не дает какого-либо преимущества.
Если еще уменьшать высоту подвеса, то на высотах менее одного метра обнаруживаем увеличение интенсивности излучения под малыми вертикальными углами. Так, полуволновый диполь, расположенный на высоте 12 см над РЕАЛЬНОЙ землей, имеет параметры лучше, чем диполь на 20-метровой высоте (правда, при этом существенно уменьшается сопротивление антенны, что приводит к необходимости применения согласующего устройства). Как показывает анализ, этот эффект достигается только при наличии реальной земли, обладающей достаточно низкой проводимостью. При идеальной земле низко расположенная антенна вообще перестает работать.
На основе данного анализа была сконструирована антенна на диапазон 80 м. Антенна представляет собой равнобедренный треугольник, большая сторона которого имеет длину 41 м, а две малые — по 22,5 м. Большая сторона подвешена на высоте 0,6 м, угол, образованный малыми сторонами — на 21 см над уровнем крыши стандартного «хрущевского» дома с плоской крышей из железобетонных плит, покрытых рубероидом. Материал — медная проволока диаметром 2 мм. Растяжки — из капронового шнура. Питание подводится к середине большой стороны.
Результаты моделирования антенны приведены в третьей строке таблицы. Как видно, антенна по значениям усиления при малых вертикальных углах несколько превосходит полуволновый диполь, подвешенный на высоте 40 м. Несмотря на горизонтальное расположение антенны, ее излучение имеет преимущественно вертикальную поляризацию (при малых вертикальных углах). Сопротивление антенны Z=5,6+j1,6 Ом. Антенна эксплуатируется в течение нескольких лет и зарекомендовала себя достаточно хорошо. При соответствующем согласовании антенна может работать также и в диапазонах 40, 20, 15 и Юме усилением при вертикальном угле излучения 10 соответственно 8, 13, 13 и 12 дБи. Следует иметь в виду, что при расчете антенны, размещенной вблизи поверхности земли, программа MMANA может дать существенную погрешность. В связи с этим полученные количественные данные можно рассматривать лишь как ориентировочные.
В заключение — несколько практических советов. Антенна может быть достаточно хорошо согласована с 50-омным кабелем с помощью симметрирующе-согласующего трансформатора сопротивлений 9:1. Стороны антенны не должны провисать на величину более 10 см, поэтому антенну необходимо выполнять из медного канатика со стальной жилой или ставить подпорки. Сечение используемого канатика должно быть равно 3 мм2. Применение алюминиевой (тем более, стальной) проволоки даст худшие результаты.
Этот же принцип положен в основу конструкции антенны на диапазоны 40, 20, 15 и 10 м с несколько большими значениями коэффициента усиления, но она пока не прошла всесторонней экспериментальной проверки.
Л.ВСЕВОЛОЖСКИЙ
Что еще почитать по теме:
Delta Loop (или антенна треугольник или простая многодиапазонная антенна или Антенна КВ Дельта)
Замкнутые проволочные антенны на КВ широко применяются радиолюбителями всех стран и национальностей. Это связано с их неоспоримыми достоинствами (которые вы несомненно знаете раз читаете эту статью, а если нет то легко найдете их на просторах паутины). Я же хотел поведать свою историю создания антенны Delta Loop, т.к. столкнулся с некоторыми трудностями при ее построении и считаю, что мой опыт может кому-нибудь пригодится.
Сделать антенну Delta Loop своими руками не сложно, как говорил один знакомый, это займет полчаса с двумя перекурами по 15 минут. Начнем с того, что определим диапазоны работы и место подвеса антенны. В мое случае необходим был диапазон 80 м. (3,5 мГц) и соответственно периметр антенны должен быть порядка 80 м. Подвес рассматривался только с балкона (спасибо соседям, живущим на последних этажах — излучение и все такое) под балконом имеется одноэтажное здание на крыше которого можно закрепить два нижних угла антенны. Треугольник как токовой не получался, поэтому правильнее назвать мою антенну «многодиапазонный неправильный параллелепипед».
Ну, начнем подбор материалов. Нам понадобится: 43 метров полевки (двойной), два ВЧ разъема (папа и мама), два ферритовых кольца 300-500 НН, капроновая веревка, 2 клемника и наконец распаичная коробка. Из колечек делаем симметрирующее устройство, а полевку разматываем в 2 бухты одинарного провода рис. 2
Рис. 1
Рис. 2
Полевку соединяем в один длинный провод (так чтобы не запуталась при размотке) как написано в как соединять полевку. А симметрирующее устройство и кейсовую часть разъема устанавливаем в распаичной коробке как показано на рис. 3.
Рис. 3
Ну собственно подготовка закончена, теперь приступаем ко второй стадии установка антенны. Растягиваем наши 86 м. (43 м+43 м) полевки таким образом, чтобы формой вся конструкция максимально напоминала равносторонний треугольник (у меня получилось не очень). Растягиваем это дело при помощи простой капроновой веревки (можно конечно применять изоляторы разного рода, но я просто привязывал веревку к полевке). Примерная схема моей «растяжки» на рис. 4
Рис. 4
Закрепляем на стене дома распаичную коробку с симитрирующим трансформатором в месте запитки антенны Рис. 5. Я запитывал антенну через один из верхний углов параллелепипеда.
Рис. 5
Ну собственно теперь третья стадия настройка. Настраиваем антенну путем уменьшения общего периметра антенны. Я настраивал при помощи измерителя АЧХ х1-47 и направленного ответвителя (спасибо Володе «Обручу»). Но можно изготовить простейший измеритель напряженности поля и настраивать по максимальному наводимому току на измерительной антенне. Процесс такой настройки описан в стать как настроить антенну без сложных измерительных приборов. А сейчас вернемся к результатам настройки. В общем то считаю достаточным просто предоставить Вам получившиеся графики. Смотрим рис 6 и рис. 7.
Рис. 6
Рис. 7
Вот такая конструкция у меня получилась. Работой антенны доволен, различий с Delta Loop правильной формы пока не заметил (была пока с соседями не поругался). В общем удачной Вам постройки и дальних QSO.
RK3DBU 73!
Антенна горизонтальный треугольник 80 м на все КВ диапазоны — Антенны КВ
Горизонтальная DELTA LOOP 80м на всех любительских диапазонах
Не всегда представляется возможным расположить вертикально рамочную антенну для низкочастотных диапазонов из-за больших геометрических размеров, малоэтажной застройки и других факторов. Поэтому до сих пор не ослабевает интерес к DELTA LOOP антеннам, расположенным горизонтально по отношению к поверхности земли. Высота подвеса подобной антенны колеблется от 6 до 40 м от земной поверхности.
Входное сопротивление, настроенной в резонанс антенны, а зависимости от указанной высоты подвеса, изменяется в широких пределах от 35 до 135 Ом. Антенна, расположенная на высоте 9… 17 м имеет входное сопротивление 50 — 75 Ом и может быть запитана соответствующим коаксиальным кабелем без дополнительных согласующих устройств.
Диаграмма излучения горизонтальной DELTA LOOP приближается к тороиду с наличием в нижней части боковых лепестков с малой энергетикой и углом излучения 35 — 40 градусов. С увеличением частоты тороид диаграммы обрастает боковыми лепестками с пологим углом излучения, что способствует проведению дальних QSO.
Входное сопротивление DELTA LOOP антенны, расчитанной для диапазона 80 м, при высоте подвеса 6…40 м изменяется от 117 — 300 Ом на диапазоне 40 м до 75) — 1200 Ом на диапазоне 10 м.
Периметр антенны рассчитывается по формуле:
L (м) = 304,8/F (МГц)
Для эффективной работы антенны на всех любительских диапазонах в качестве фидера используется согласованная линия.
Ее длина может быть определена по формуле:
L (м) = 150/n*Кукор*F (МГц), где:
n = 1, 2, 3 — число полуволн;
Кукор. = 1,52
Расчет учитывает коэффициент укорочения кабеля и, при отсутствии вблизи антенны деревьев и крупных строений, дает довольно точные размеры. В таблице 1 приводится длина коаксиального кабеля (фидера) для 9-ти любительских диапазонов.
Таблица 1.
Длина кабеля L (м) и кратная l/2 27.41 27.39 29.24 27.99 27.25 28.05 27.63 27.89
Частота F (МГц) 3.6 7.05 10.125 14.1 18.1 21.1 24.9 28.3
Антенна имеет фидер длиной 27,25 м. Симметрирование производится с помощью ВЧ- трансформатора на ферритовом кольце, содержащим несколько витков коаксиального кабеля. Отдельным коммутатором подключаются отрезки коаксиального кабеля (см. таблицу 1), которые дополняют фидер антенны до величины, кратной l /2. Линия питания становится согласованной для каждого радиолюбительского диапазона, рис.1.
При согласовании антенны необходимо использовать универсальное согласующее устройство [1], или любое другое. Для измерения входного сопротивления антенны используется простой измеритель тока, рис.2.
Градуировка производится непосредственно от передатчика на эквиваленте нагрузке, рис.3.
Входное сопротивление антенны, с точностью 3…5 Ом, можно определить по номограмме, которая не приводится из-за громоздкости. При желании ее можно построить самостоятельно.
Iэкв = Uвых/Rэкв
Rвx = Uвых/Iэкв
Всем хороших радиосвязей и 73!
С. Ксенофонтов ES4WN
г. Кохтла-Ярве
Поделитесь записью в своих социальных сетях!
При копировании материала обратная ссылка на наш сайт обязательна!
