Site Loader

Какая форма рамки антенны предпочтительнее? | RUQRZ.COM

Популярность рамочных антенн в среде любителей KB радиосвязи очень велика. Особой популярностью пользуются разнообразные треугольники. Оно и понятно — всего три точки опоры. Легко разместить в пространстве, да и эксплуатационные характеристики достаточно хороши. Помимо треугольной формы антенны существуют и другие формы, а как они соотносятся между собой показывает рисунок выше от W6SAI.

Этим летом мне совершенно случайно припомнился, приведенный ниже рисунок, и я решился на несложный эксперимент. Диполь 40-метрового диапазона (общая длина чуть более 20 метров — полволны), не меняя запитки и длин полотен преобразовал в наклонный прямоугольник, соотношением сторон 1:2 на 20-метровый диапазон. Это было несложно сделать на дачном участке. Верхняя часть находилась на высоте около 6 метров, нижняя в 2 метрах от земли. В нижней горизонтальной части половинки диполя были соединены простой скруткой. Включил трансивер и 20-ка ожила. Минимум КСВ пришелся на конец SSB участка, пришлось «вставить» небольшой шлейф и резонансная частота немного сместилась.

Часто, обращая внимание на рамочные антенны, мы не задумываемся о форме периметра своих «Квадратов», «Дельт» и т.п. Исследования, проведенные William I. Orr (W6SAI), о влиянии формы периметра рамочных антенн на коэффициент усиления заставляют задуматься. На рисунке приведены разные формы периметров антенн. Надеюсь, что они помогут вам сориентироваться при выборе той или иной конфигурации рамочной антенны.

Как оказалось, наибольшим коэффициентом усиления обладают антенны, имеющие форму круга и прямоугольника с соотношением сторон 1:2 (0,5). Изменение формы рамочной антенны также влияет и на ее входное сопротивление. Все это говорит о том, что рамочная антенна вытянутая в сторону излучения, имеет больший коэффициент усиления, чем другая рамочная антенна, имеющую другую форму. Данная зависимость сохраняется от 80 до 10 метрового диапазона, поэтому W6SAI советует учитывать это при изготовлении, установке и настройке рамочных антенн.

Что еще почитать по теме:

Полуволновый вертикальный прямоугольник » Сайт «CqR3D.RU»

Полуволновый вертикальный прямоугольник Многим хорош вертикал, но на КВ при ограниченной площади установки проблема противовесов останавливает.
Однако, можно обойтись и без них, если сделать вертикал полуволновым. Но при этом высота антенны становится достаточно большой, что затрудняет её установку. Выход нашел американский радиолюбитель KF2YN Brian V. Cake. Он выполнил вертикальный диполь в виде прямоугольника, а для получения входного сопротивления 50 Ом сдвинул точку питания из середины диполя к одному из концов. Такая запитка требует симметрирующего трансформатора. Простое симметрирование от 20 до 10 метрового диапазона — около 10 метров кабеля RG58/U на ПВХ трубе диаметром 50 мм. Однако достаточно большая дополнительная длина кабеля увеличивает потери на 10 м и был применен трансформатор на ферритовом кольце FT-240 (19 витков кабеля).

Настройка антенны под 50 Ом производится изменением положения изолятора С по высоте, а в резонанс — изменением общей длины вибратора. Антенна должна располагаться на мачте из изоляционного материала. Можно также выполнить сторону А из трубы, сделав горизонтальные части В также из трубы меньшего диаметра и из провода или канатика правую часть с изолятором, но при этом труба А должна располагаться на изоляторе.

Проведенное сравнение прямоугольника на диапазон 40 м и GP длиной 11 м с 18 противовесами, установленного на высоте 2 м над влажной почвой, не дали однозначного ответа какая из антенн лучше. В некоторых случаях выигрывал прямоугольник, в других — GP. Причем это повторялось на разных трассах. Многие корреспонденты шли с совершенно одинаковой громкостью и так же оценивали сигналы. Причём при замираниях картина менялась на противоположную несколько раз за 3-5 минут. Вероятно сказывалось, что антенны были установлены достаточно далеко (30 м) друг от друга.

 

Прямоугольник UB5UG — Антенны КВ

При изготовлении KB антенны можно выиграть в усилении, если обычную рамку антенны двойной квадрат преобразовать в прямоугольную, как показано на рис. 1.
Puc.1

Активными, или излучающими, являются вертикальные стороны антенны. Для увеличения кпд их выгодно делать из дюралюминиевых трубок диаметром 10-20 мм. Горизонтальные стороны — реактивные — дополняют периметр прямоугольника до резонансной длины и изготавливаются из обычного антенного канатика. Верхняя сторона разорвана точно посередине орешковым изолятором для того, чтобы распределение тока в рамке не зависело от точки подключения фидера, меняя которую можно согласовать антенну с любым кабелем. Входное сопротивление рамки изменяется от 30-40 ом (фидер присоединяется в углу рамки) до нескольких тысяч ом в центре горизонтальной стороны. Фидер укладывается вдоль проводника антенны и отводится под прямым углом в любом направлении от середины вертикальной стороны, то есть в точке пучности тока. Для полного симметрирования желательно оплетку кабеля в этой точке соединить с проводом антенны.

По характеристикам излучения «Прямоугольник» приближается к двухэлементной синфазной антенне (коэффициент усиления порядка 2-3 дб), но имеет относительно узкую полосу рабочих частот — 2% на 20 м диапазоне. На рис. 2 для сравнения представлены диаграммы направленности в горизонтальной плоскости рамки двойного квадрата с вертикальной поляризацией 1 и описываемой антенны 2. Паразитные лепестки практически отсутствуют из-за малого расстояния между реактивными сторонами рамки.


Puc.2

Благодаря небольшой высоте «Прямоугольник» представляется весьма удобным для диапазонов 40, 80 м. Устанавливать его надо так, чтобы вблизи не было затеняющих предметов. Расстояние от нижнего провода до крыши может быть несколько десятков сантиметров. Для получения однонаправленной диаграммы можно использовать такую же рамку, настроенную как рефлектор или директор, отстоящую на 0,05-0,15 l от первой. В случае, когда высота антенны является критичной, «Прямоугольник» может с успехом использоваться на высокочастотных диапазонах в составе многоэлементных направленных антенн. Характеристики такой трехэлементной системы аналогичны характеристикам четырехэлементной антенны типа Уда-Яги.

Ю, Меданец (UB5UG), г. Киев.
РАДИО N 7 1963 г. с.20.


Поделитесь записью в своих социальных сетях!

При копировании материала обратная ссылка на наш сайт обязательна!



Малогабаритная антенна диапазона 80 м | RUQRZ.COM

Без преувеличения можно сказать, что 80-метровый диапазон является одним из наиболее популярных. Однако многие земельные участки слишком малы для установки полноразмерной антенны на этот диапазон, с чем и столкнулся американский коротковолновик Joe Everhart, N2CX. Пытаясь выбрать оптимальный тип малогабаритной антенны, он проанализировал много вариантов. При этом не были забыты классические проволочные антенны, которые при длине более L/4 работают достаточно эффективно. К сожалению, такие антенны, запитанные с конца, нуждаются в хорошей системе заземления. Разумеется, качественное заземление не требуется в случае применения полуволновой антенны, но ее длина оказывается такой же, как у полноразмерного диполя, запитанного по центру.

Таким образом, Joe решил, что самой простой антенной с хорошими параметрами является горизонтальный диполь, возбуждаемый в центре. К сожалению, как уже указывалось, длина полуволнового диполя 80-метрового диапазона часто является препятствующим фактором при его установке. Тем не менее, длина может быть уменьшена примерно до L/4 без фатального ухудшения характеристик. А если приподнять центр диполя и приблизить к земле концы вибраторов, получим классическую конструкцию Inverted V, которая дополнительно сэкономит площадь при установке. Следовательно, можно рассматривать предложенную конструкцию как Inverted V 40-метрового диапазона, который используется на 80 м (см. рис. выше). Полотно антенны образовано двумя вибраторами по 10,36 м, симметрично снижающимися от точки запитки под углом 90° друг к другу. При монтаже нижние концы вибраторов должны располагаться на высоте не менее 2 м над землей, для чего высота подвеса центральной части должна быть не менее 9 м. Малая высота подвеса обуславливает эффективное излучение под большими углами, что идеально подходит для связей на расстояниях до 250 км. Самым главным преимуществом подобной конструкции является то обстоятельство, что ее проекция не превышает 15.5 м.

Как известно, достоинством полуволнового диполя, питаемого по центру, является хорошее согласование с 50 или 75-омным коаксиальным кабелем без применения специальных согласующих устройств. Описываемая антенна в диапазоне 80 м имеет длину L/4 и, следовательно, не является резонансной. Активная составляющая входного импеданса мала, а реактивная — велика. Это означает, что при сопряжении такой антенны с коаксиальным кабелем, КСВ окажется слишком высок, и уровень потерь будет значителен. Проблема решается просто — необходимо применить линию с малыми потерями и использовать антенный тюнер для ее согласования с 50-омной аппаратурой. В качестве антенного фидера был использован 300-омный телевизионный плоский ленточный кабель. Меньшие потери обеспечивает двухпроводная воздушная линия, но ее сложнее завести в помещение. Кроме того, может потребоваться подстройка длины фидера, чтобы попасть в диапазон перестройки антенного тюнера.

В оригинальной конструкции концевые и центральный изоляторы были изготовлены из обрезков стеклотекстолита толщиной 1,6 мм, а для полотна антенны использовался изолированный монтажный провод диаметром 0,8 мм. Провода малого диаметра успешно эксплуатировались на радиостанции N2CX в течение нескольких лет. Разумеется, значительно дольше прослужат более прочные монтажные провода диаметром 1,6…2,1 мм.

Проводники плоского телевизионного кабеля недостаточно прочны и обычно обрываются в точках подключения к антенному тюнеру, поэтому необходимую механическую прочность и простоту подключения линии к тюнеру обеспечивает переходник, изготовленный из фольгированного стеклотекстолита.

Схема тюнера очень проста, и представляет собой последовательную резонансную цепочку, обеспечивающую согласование с коаксиальным кабелем.

Настройка тюнера осуществляется с помощью конденсатора С1. Для QRP-варианта катушка индуктивности L1 содержит 50 витков, a L2 — 4 витка изолированного провода, намотанных на тороидальный сердечник из карбонильного железа Т68-2 (внешний диаметр — 17,5 мм, внутренний — 9,4 мм, высота — 4,8 мм, р=10). Можно использовать и катушку с воздушным сердечником, но при этом увеличатся габариты устройства.

Конструкция тюнера также очень проста. Для его изготовления применен фольгирован- ный стеклотекстолит. На припаянных к основанию боковых пластинах установлены пара клемм с одной стороны и коаксиальный разъем — с другой. Выводы L1 и С1, подключаемые к линии, не имеют соединения с общим проводом. Один конец вторичной обмотки L2 «заземлен» на плату основания и экран коаксиального разъема, а «горячий» конец этой обмотки припаян к центральному выводу коаксиального разъема Конденсатор переменной емкости может быть припаян (приклеен) к основанию или закреплен с помощью винтов, но обкладки конденсатора не должны соединяться с общим проводом.

Для настройки антенной системы с этим тюнером длина 300-омного фидера должна быть 13,7 м. При использовании другого тюнера, возможно, придется удлинить или укоротить фидер, чтобы попасть в диапазон перестройки тюнера. В связи с тем что настройка тюнера довольно «остра», желательно проверить работу устройства до подключения антенны. Эквивалентом антенны может служить зажатый между клеммами 10-ом резистор. Изменяя емкость кондесатора С1 и число витков L2, добиваются КСВ не хуже 1,5. Настройка тюнера при работе с антенной также будет «острой», поэтому вполне удовлетворительным будет значение КСВ около 2 в полосе частот около 40 кГц.

Несмотря на то что описываемая антенна была разработана для диапазона 80 м, она может использоваться и в качестве многодиапазонной. Однако простейший тюнер придется заменить на более сложный.

Joe Everhart, N2CX. —     QST, 2001, 4

Что еще почитать по теме:

RDXC-2012: передающая антенна (GP на 80 метров). : t00mas — LiveJournal

В январе прошлого года я помогал RA3APN делать комплекс приёмно-передающих антенн на «низы». На приём мы поставили K9AY на два направления, а на передачу — так называемый «вертикал DL2KQ»; конструкцию, разработанную белорусским инженером Игорем Гончаренко. Результаты впечатлили настолько, что я решил при случае повторить эксперимент и сделать такие же антенны себе.

Сказано — сделано. Для начала нужно было продумать конструкцию вертикала. Вообще у меня в contest QTH есть одиннадцатиметровый армейский «телескоп». Отличная вещь! (Кстати, подарок всё того же RA3APN). Вот только коротковат он для 80 метров; тут нужно хотя бы метров 16 (если точно повторять конструкцию DL2KQ, как мы делали у RA3APN). А лучше, конечно, больше, чтобы можно было обойтись без емкостных нагрузок наверху. Лишние 4 метра, конечно, на дороге не валяются, но если закладываться на отсутствие нагрузок, вершину мачты можно сделать совсем тонкой и не растягивать в стороны. Идеальна с этом смысле обычная удочка — упруга, устойчива к морозу и солнечному свету.

Удочка у меня была. Но всё же десять плюс шесть — это никак не двадцать… (а значит, не обойтись без емкостных нагрузок, а значит, другие требования к вершине вертикала, и т.д). В общем, нужно было думать, что ещё использовать для мачты, помимо удочки. Два миллиметровочных листа чуть ниже — это как раз графические размышления на тему «как бы выжать двадцать метров из подручных материалов». Кстати, было и ещё одно ограничение: антенна могла быть сколь угодно сложной и высокой, но ставить её мне в любом случае придётся одному. Соответственно…

В итоге, я остановился на следующем варианте: (а) мачта высотой 21 метр получается из: «телескопа», высота 10,5 метров, одного колена стеклопластиковой мачты, высота 4 метра, и удочки, высота 7 метров. В сумме получается, конечно, больше 21, но ведь они чем-то и друг за друга держаться должны… 🙂 (б) емкостных нагрузок наверху нет. Верхний ярус оттяжек находится примерно посередине удилища, следующий — в месте крепления удочки к пластиковой трубе, и последний, третий — в месте крепления трубы к «телескопу». Сам по себе телескоп не растягивается, он закреплён внизу, у основания, к стене дома. Как показала практика, этого вполне достаточно.

На фото, слева направо — 11-м.телескоп, 4-м.стеклопластиковая труба, 7-м.удочка. Сфотографированы порознь 🙂

Механическое соединение колен мачты выполнено автомобильными хомутами. Идея проста: «верхнее» колено примерно на полметра надевается на «нижнее» и удерживается от дальнейшего сползания вниз одним (для удочки) или двумя (для стеклопластиковой трубы) хомутами. Сборка мачты велась в два этапа. Сперва на земле разложил удочку, закрепил провода и оттяжки. Надел удочку на стеклопластиковую трубу, проложил провода и по ней. Далее самое сложное: аккуратно поднял получившуюся десятиметровую конструкцию и надел нижним концом на верхнюю трубу сложенного вертикально стоящего «телескопа».

Дальше проще: поочерёдно поднимал одно колено «телескопа» за другим, прокладывая по каждому провода вертикала, пока не разложил мачту полностью. Осталось раскрепить оттяжки (вообще говоря, мачта стоит и без них, если закреплено основание телескопа, только «водит» её изрядно)…

Мачта в сборе стоит с ноября 2011 по сей день, и практически без потерь перенесла и обледенение, и период сильных ветров, имевший место в конце осени. «Практически» — потому что таки оборвалась одна оттяжка верхнего яруса (это место видно на снимке). В декабре перенёс одну из трёх оставшихся оттяжек так, чтобы получить равномерное натяжение, и с тех пор антенна стоит как надо. Да, так возвращаясь к разговору о конструкции.

От вершины вниз вдоль всей мачты идут 4 провода — расплетённая «полёвка», П-274. В четырёх местах эти провода «закорачиваются» (спаяны перемычкой вместе) во уменьшение паразитной ёмкости. В тех местах, где мачта достаточно толстая, провода распределены по окружности. К мачте они крепятся пластиковыми стяжками. Внизу, в двух метрах от земли, находится согласующее устройство.

Схема его настолько проста, что даже не требует чертежа: провод от вертикала идёт на начало катушки (моталось на глазок, облуженный медный провод на какой-то бутылочке от йогурта :)). Конец катушки идёт на землю — соединённые вместе противовесы и провод заземления (к нему, кстати, подключен и металлический «телескоп»). Где-то в середине катушки выбрана точка подключения жилы коаксиального кабеля. Оплётка его, ясно, тоже «на массе». Место подключения (забегая вперёд) было выбрано при помощи прибора АА-330, по достижению хорошего КСВ в требуемом диапазоне частот.

Четыре двадцатиметровых противовеса подвешены на двухметровой высоте. Их «раскладка» показана на прямоугольничке на листе миллиметровки (этот прямоугольник — план участка, вид сверху). Противовесы — до подключения к мачте — настроены прибором АА-330 по резонансу на 3.600. Настраивались они попарно, так, будто это диполь. Взял пару противовесов, один к жиле (прибора), второй на корпус — и давай подрезать, пока не вошли в резонанс. Одну пару настроил, взял вторую… Кстати, сразу скажу — на высоте порядка 2 метров от земли резонанс у противовесов будет весьма «тупой», да и укорачивать их относительно номинала придётся изрядно.

Конечно, хорошо бы было поднять их до 4 метров от земли — чем «резонанснее» антенна, тем лучше. Но тут я «упёрся» в имеющуюся высоту мачты. Жертвовать честно отвоёванными метрами высоты вертикала значило возвращаться к необходимости придумывать емкостные нагрузки, а значит, крепление верхней точки… увы. В принципе, кому-то может оказаться проще вовсе положить противовесы на землю, избавясь заодно от настройки их в резонанс (у RA3APN мы так и сделали). Но тогда, как показывают расчёты Гончаренко, нужно будет значительно увеличить их количество — у RA3APN это «прокатило», а в моих условиях было исключено… В моём варианте проще было оставить противовесы на двухметровой высоте.


 
Вот и всё. Собственный (без катушки) резонанс антенна имеет на 4.500 МГц. С катушкой — перекрывает по уровню КСВ 1.4 участок от 3.500 до 3.600, и до 3.800 — по уровню 1.8. Результатом я очень доволен. На общий вызов (100 Вт в этой антенне!) ко мне подходили JA и ZL 🙂 На 3,5 МГц! 

А, забыл. Позже я добавил в согласующее устройство нормально замкнутое реле, при размыкании отрывающее катушку и расстраивающее полученный GP. Но это уже отдельный рассказ.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *