Широкополосный Inverted V « 80 – Meter DX Special »
Рейтинг: 5 / 5
Пожалуйста, оцените Оценка 1Оценка 2Оценка 3Оценка 4Оценка 5Впервые антенна была предложена Френком Виттом AI1H и опубликована в журнале QST № 10 1986 г. Позже Эдвард Парсонс K1TR оптимизировал эту антенну в результате чего КСВ в полосе пропускання, а это 3,5…3,85 МГц, стал менее 1,6 с лучшей равномерностью. Антенна получила название «80-meter DX Special» Этот вариант был опубликован в журнале QST №4 1989г. и ежегоднике «The ARRL Handbook for radio amateurs 1997». Антенну используют многие радиолюбители мира. В апрельском номере журнала «Радиохобби» за 1998 г. также была описана эта антенна. Однако из-за досадной ошибки при пересчете систем измерений размеры антенны были указаны нереальными. Поиски оригинала статьи не принесли успеха и пришлось обратиться к Эду K1TR. К чести Эда он откликнулся моментально и прислал оригинал статьи с реальными размерами.
Рис.1
Антенна представляет собой полуволновый диполь диапазона 80 метров изогнутый в виде широкоизвестной «Inverted V» с углом 110 градусов и высотой мачты 18 метров. В качестве согласующего устройства применен четвертьволновый трансформатор из кабеля RG-213 закороченного на одном конце (резонатор). Может использоваться любой кабель с волновым сопротивлением 50 Ом и коэффициентом укорочения 0,66. Особенностью данной конструкции является подключение диполя не к открытому концу кабеля четвертьволнового трансформатора, а в точку ниже открытого конца Такое подключение позволяет выбрать оптимальное значение Q в результате чего расширяется полоса пропускания антенны, а неравномерность КСВ в полосе минимизирована. Расширение полосы пропускания происходит потому, что при расстройке частоты в сторону от резонанса сопротивление антенны приобретает комплексный характер со знаком реактивной составляющей плюс или минус.
Искусство разработчика состоит в выборе таких параметров четвертьволнового трансформатора, чтобы комплексные составляющие компенсировали друг друга в широкой полосе частот при малых значениях КСВ и неравномерности . Это в полной мере реализовано в антенне 80-Meters DX Special. Другой особенностью является выбор точки питания антенны, которая находится не в центре диполя, а немного смещена, что незначительно изменяет сопротивление антенны и распределение токов и напряжений, но позволяет подвести фидер к вершине антенны. Очередным «Know How» является использование внешней оплетки кабеля в качестве полотна антенны.
На следующем рисунке поясняется принцип построения антенны.
Здесь:
Center of dipole (CD) – центр диполя
Feed-Line Attachment Point (FAP) – точка подключения фидера
Crossover — место перехлеста центральной жилы и оплетки
Short – замкнутый конец резонатора.
Рис.2
Варианты соединения кабелей на следующем рисунке.
Рис.3
Узел А — приборный разъемы на отрезке пластиковой трубы.
Узел В, С – пример организации перехлеста. Для В – отрезок пластиковой трубы.
Рис.4
На Рис.4 представлены кривые КСВ для антенны «80-Meter DX Special» — А и обычной антенны «Inverted V» — В
При изготовлении антенны рекомендуется проволочную часть каждого плеча сделать длиннее на 1 метр и при настройке укоротить до нужного размера.
Подготовил
Владислав Кеденко UT4EN
ut4en [собака] ukr [точка] net
lavrinenkov.
blogspot.ru: Inverted-V или Диполь?Введение
В данной статье будет проведено сравнение двух простых антенн – диполя и диполя с опущенными плечами в виде перевернутой буквы “V”, т.н. Inverted – V. Информация по этому вопросу встречается довольно противоречивая, поэтому попробую показать преимущества и недостатки с использованием моделирования двух этих антенн. Для анализа использую диапазон 20М.
В данном анализе Inverted – V имеет раскрыв около 90 градусов, а диполь подвешивается на уровне верхней точки Inverted – V.
Усиление данных антенн будем рассматривать для двух поляризаций – горизонтальной (вдоль оси Х) и вертикальной (вдоль оси Y) . Дополнительное согласование антенн с кабелем не рассматривается, плечи антенн подключаются к коаксиальному кабелю напрямую.
Рассмотрим сначала горизонтальную поляризацию.
Зададим три варианта подвеса антенн: 5 м (λ/4), 7м, 10 м (λ/2).
Чуть ниже показана таблица, показывающая усиление антенн в дБи при разных вертикальных углах для высот подвеса 5, 7, 10 метров.
5/1,5 | 5 | 7/3,5 | 7 | 10/6,5 | 10 | |
90 | ||||||
85 | ||||||
80 | ||||||
75 | ||||||
70 | ||||||
60 | ||||||
55 | ||||||
50 | ||||||
45 | ||||||
40 | ||||||
35 | ||||||
30 | ||||||
25 | ||||||
20 | ||||||
15 | ||||||
10 | ||||||
5 | ||||||
КСВ | 1,17 | |||||
R | ||||||
jX | 0 | |||||
КБВ | 0,613497 | 0,510204 | 0,854701 | 0,515464 | 0,617284 | 0,60241 |
Ксогл | -1,44002 | -2,2407 | -2,19616 | -1,41329 | -1,51922 |
В желтом блоке таблицы показаны значения КСВ (относительно подключаемого 50 Ом коаксиального кабеля), КБВ, активного и реактивного сопротивления излучения, коэффициент согласования.
Коэффициент согласования рассчитывается относительно наилучшего КБВ по формуле
K = 10*log (КБВ/КБВопт)
и помогает учесть потери излучаемой мощности (в дБи) при согласовании антенны и коаксиального кабеля.
Для наглядности построим ДН на графиках:
Высота λ/4 (5 м), горизонтальная поляризация
Высота 7м, горизонтальная поляризация
Высота λ/2 (10 м), горизонтальная поляризация
По графикам хорошо видно, что диполь выигрывает у Inverted – V 2…3 дБи в
основной рабочей зоне антенны (углы ниже 40 градусов) при
всех вариантах высоты подвеса. Посмотрим теперь, как изменяться графики, если
мы еще учтем рассогласование антенн с питающей линией, используя коэффициент K. Для получения новых значений достаточно прибавить
коэффициент K каждой
антенны ко всем значениям ее диаграммы направленности.
Результат ниже на графиках:
Высота λ/4 (5 м), горизонтальная поляризация, (учет согл.)
Высота 7м, горизонтальная поляризация, (учет согл.)
Высота λ/2 (10 м), горизонтальная поляризация, (учет согл.)
Хорошо видно, что на оптимальной по согласованию высоте (около
7 м.) Inverted-V имеет небольшое преимущество над диполем. Учитывая, что
7 мхорошо достижимая высота подвеса (различные удочки, деревья) этот вариант может быть основным для работы с такой антенной.
Рассмотрим теперь излучение вертикальной поляризации.
Может, показаться, что горизонтальный диполь не излучает в
вертикальной поляризации, однако это справедливо лишь для свободного
пространства.
Из-за влияния Земли составляющая ЭМ поля с вертикальной
поляризацией все-таки появляется.
Чуть ниже показана таблица, показывающая усиление антенн в дБи при разных вертикальных углах для высот подвеса 5, 7,
10 метров.
5/1,5 | 5 | 7/3,5 | 7 | 10/6,5 | 10 | |
90 | ||||||
85 | ||||||
80 | ||||||
75 | ||||||
70 | ||||||
65 | ||||||
60 | ||||||
55 | ||||||
50 | ||||||
45 | ||||||
40 | ||||||
35 | ||||||
30 | ||||||
25 | ||||||
20 | ||||||
15 | ||||||
10 | ||||||
5 | ||||||
КСВ | 1,17 | |||||
R | ||||||
jX | 0 | |||||
КБВ | 0,613497 | 0,510204 | 0,854701 | 0,515464 | 0,617284 | 0,60241 |
Ксогл | -1,44002 | -2,2407 | -2,19616 | -1,41329 | -1,51922 |
Для наглядности построим ДН на графиках:
Высота λ/4 (5 м), вертикальная поляризация
Высота 7м, вертикальная поляризация
Высота λ/2 (10 м), вертикальная поляризация
Хорошо видно, что при рабочих углах менее 40 градусов при
всех высотах подвеса Inverted-V имеет
преимущество над Диполем.
Перерисуем графики с учетом потерь на согласовании с коаксиальным кабелем.
Высота λ/4 (5 м), вертикальная поляризация, (учет согл.)
Высота 7м, вертикальная поляризация, (учет согл.)
Высота λ/2 (10 м), вертикальная поляризация, (учет согл.)
Приоритет Inverted-V над диполем сохраняется. Хорошо видно, что с ростом высоты составляющая вертикальной поляризации сильно ослабевает.
В итоге можно отметить, что на высоте
7 метров, Inverted-V позволяет
проводить связи как вертикальной так и горизонтальной поляризацией, при этом
обеспечивает наилучшее согласование с коаксиальным кабелем 50 Ом, что позволяет
не использовать дополнительное согласующее устройство и качественно отводить
мощность от трансивера в эфир. Диполь же можно эффективно применять в случаях
большой высоты подвеса (не менее λ/2) или при подключении генератора ВЧ (например маячка) с выходным
сопротивлением 75…100 Ом.
Аналогичный анализ антенн типа Inverted-V и Диполь для других диапазонов читатель может повторить самостоятельно.
Немного больше про данные антенны и другие радиотехнические самоделки можно прочитать в моей книге «Практика радиолюбителя. Антенны, маяки, скиммеры.» см. http://lavrinenkov.blogspot.com/2019/04/amateur-radio-practice.html
[1] Игорь Лаврушов (UA6HJQ), Антенна-трансформер для экспедиций, http://www.mountain.ru/radio/library/2005/ua6hjq_2/index.shtml
http://goryham.qrz.ru/ant/ant-tr/ant-tr.htm
[2] Игорь Лавриненков, «Влияние угла излучения антенн коротких волн на дальность радиосвязи», СQ-QRP #53
[3] Описание базовой MMANA-GAL, http://gal-ana.de/basicmm/ru/
[4] Гончаренко И.В., Антенны КВ и УКВ часть 2, Основы и практика. М.: ИП РадиоСофт, Журнал «Радио»,
2005 г.
Для связи mail: lis-soft /*at*/rambler точка ру
Лавриненков Игорь / R2AJA
АнтеннаInverted V — популярный вариант диполя | VU2NSB.com
Автор: Басу (VU2NSB), 9 июня 2020 г.
Перевернутая V-образная антенна — очень популярный вариант стандартного горизонтального диполя. В своей статье я попытаюсь разрушить некоторые мифы, связанные с перевернутой буквой V и диполями. Точно так же, как обычный диполь может или не всегда может иметь резонансную длину 1/2λ, перевернутая буква V также не всегда может быть обрезана до резонанса. Однако нерезонансная разновидность встречается относительно реже, поэтому в этой статье я остановлюсь на 1/2λ резонансной перевернутой V-образной антенне и оставлю обсуждение нерезонансной разновидности для другой статьи. Многие люди могут склоняться к тому, чтобы рассматривать Inverted V как антенну отдельного жанра со своими уникальными характеристиками, но это не так. По сути, это еще одна дипольная антенна, физически ориентированная немного иначе, чем обычная.
Рабочие характеристики перевернутой V-образной антенны не слишком отличаются от характеристик горизонтального диполя. Поэтому я не буду повторять то, что мы уже обсуждали в статье «Вездесущая дипольная антенна». Читателям предлагается прочитать статью, если они хотят, потому что практически все концепции и функции, обсуждаемые в отношении стандартного диполя, также применимы к перевернутой V. Существует общее мнение, что дипольная антенна обычно создает набор двунаправленных лепестки излучения в азимутальной плоскости, тогда как перевернутая V-образная диаграмма будет почти всенаправленной. Это убеждение, безусловно, верно для этих антенн как в открытом космосе, так и для тех, которые развернуты очень высоко над землей, но может быть не так в случае с большинством типичных и практичных установок любительских радиоантенн. Это один из многих распространенных мифов. Мы собираемся разобрать некоторые из них в этой статье и попытаться взглянуть на вещи в перспективе.
Правда в том, что в случае большинства реальных развертываний любительских радиоантенн КВ-диапазона, особенно на 20-метровом или более низком частотном диапазоне, какая бы разница в характеристиках, которую можно было бы ожидать, по сравнению с установкой антенны в стиле учебника, постепенно начинает уменьшаться.
уменьшаются на нижних КВ диапазонах или на малой высоте над землей. Как следствие, как стандартный диполь, так и перевернутый V обычно начинают вести себя довольно схожим образом. Различия в их лепестках и большинстве других характеристик, включая коэффициент усиления, начинают стираться.
Краткий обзор особенностей и характеристик антенны
В этой статье я попытаюсь охватить различные аспекты полуволновой резонансной антенны с перевернутым V диполем, включая ее геометрию, характеристики, рабочие параметры, влияние практической окружающей среды, где антенна может быть развернута, а также интерфейс линии передачи. В дополнение ко всем переменным, которые применимы к диполю, перевернутая V должна также учитывать угол при вершине вариация от одной установки к другой. Это угол, который в конечном итоге определяет наклон элементов инвертированного V-образного диполя по отношению к горизонтали. Взгляните на краткое изложение ниже, прежде чем мы продолжим. Указанное усиление мощности является усилением режима передачи , которое влияет на общую эффективность излучения антенной установки.
RDF означает коэффициент направленности приема и характеризует характеристики приема антенны. Эффективность излучения учитывает все структурные потери, а также потери на отражение и поглощение от земли, когда это применимо.
Исходя из приведенного выше резюме, совершенно очевидно, что полуволновой резонансный перевернутый V-диполь потенциально является хорошей антенной, которая обеспечивает высокую эффективность излучения, а также значительное усиление. Несмотря на все эти положительные стороны, большинство инсталляций Inverted V, которые не обеспечивают удовлетворительной производительности, как правило, связаны с опрометчивым и необдуманным выполнением установки и развертывания.
Мы попытаемся найти причины того, почему производительность довольно хорошей антенны, такой как Inverted V, так часто ухудшается, и что можно сделать, чтобы смягчить эти проблемы.
Полуволновая резонансная перевернутая V-образная дипольная геометрия
Перевернутая V-образная антенна имеет довольно простую конструктивную геометрию.
Как отмечалось ранее, это всего лишь вариант стандартного горизонтального диполя. Антенна Invertd-V представляет собой дипольную антенну с центральным питанием, точка питания которой находится в самой высокой точке конструкции. От этой центральной точки питания два плеча диполя наклоняются вниз под углом, при этом конечные точки находятся ближе к уровню земли. Угол, образованный между двумя наклонными проволочными элементами в точке вершины, является конструктивным параметром антенны, который обозначается как 9.0022 Угол вершины. Можно заметить, что стандартный диполь на самом деле представляет собой особый случай, когда угол при вершине равен 180°.
Схема типичной полуволновой резонансной дипольной антенны с центральным питанием Перевернутая V-образная антенна. Важным фактором, о котором следует помнить, является необходимость механизма преобразования симметричного импеданса в несимметричный в точке питания антенны при питании по коаксиальному кабелю. Это важно для достижения оптимальной производительности.
Как правило, большинство перевернутых V-образных конструкций имеют угол при вершине от 120° до 9°.0°. Однако версии с углом 150° и 75° также встречаются в более редких случаях. Если угол вершины опускается ниже 60°, КСВ начинает быстро расти, что делает конфигурацию непригодной. Вариант 90° дает КСВ 1:1 при 50 Ом, который недостижим ни при каких других условиях угла при вершине, однако компромисс заключается в очень небольшом снижении усиления по сравнению с горизонтальным диполем. Мы рассмотрим все эти факторы более подробно в следующем разделе этой статьи.
Между тем, нам нужно знать, что, хотя технические характеристики стандартного диполя в свободном пространстве (или очень высоко над землей) указывают на несколько большее усиление по сравнению с перевернутым V в аналогичных условиях, давайте поймем, что, несмотря на меньшее усиление, инвертированный V не может быть плохим выбором. Как стандартный диполь, так и инвертированная V обычно представляют собой фиксированные и невращающиеся антенны, особенно на КВ-диапазонах в практических условиях развертывания радиолюбителей.
Это особенно актуально для КВ-диапазонов с длиной волны 20 м и более.
Если и когда диполь установлен на высоте не менее 1 λ или предпочтительно даже больше над уровнем земли, он, возможно, может похвастаться небольшим дополнительным усилением на концах лепестков на широкой стороне антенны, однако, поскольку мы смотрим в других направлениях, усиление начинает падать, пока не появятся заметные нули вдоль провода в направлении конца огня. С другой стороны, хотя пиковое усиление в поперечном направлении может быть немного меньше в случае перевернутой V-образной антенны, падение усиления по мере того, как мы смотрим по азимуту, относительно намного меньше. Нули конечного направления огня в значительной степени стерты. Однако это может быть не совсем так, когда либо диполь, либо перевернутый V для ВЧ-диапазонов могут быть установлены на гораздо более низких высотах, как это имеет место в случае большого количества любительских радиоустановок. В этих условиях обе эти антенны ведут себя совершенно одинаково.
Как следствие вышеизложенного, фиксированная перевернутая V-образная антенна диапазона КВ, вероятно, обеспечит гораздо более приятные повседневные характеристики по сравнению со стандартным диполем. Имейте в виду, что в отличие от схемы фиксированной радиосвязи «точка-точка», где диполь можно тщательно сориентировать для достижения оптимальных характеристик, любительское радио требует, чтобы он прослушивал и работал с другими станциями, которые могут быть расположены вдоль любого азимутального направления. Таким образом, невращающаяся антенна определенно выиграет от относительно лучших (более мелкая нулевая) характеристик азимутальной диаграммы направленности перевернутой V-антенны.
Перевернутая V-образная антенна — хорошая антенна. Не считайте это мелочью… Тщательно и продуманно установленная антенна в форме перевернутой буквы V может оказаться хорошим активом станции. Как и в случае со стандартным диполем, перевернутая V-антенна может быть однодиапазонной или многодиапазонной.
Характеристики и рабочие характеристики типичной перевернутой V-образной антенны
Основная тенденция характеристик перевернутой V-образной антенны более или менее соответствует характеристикам типичного стандартного диполя. Поэтому я не буду останавливаться на подробных разъяснениях спецификаций, параметров и характеристик, которые являются общими. Дополнительную информацию можно найти в моей статье о дипольных антеннах под названием «Вездесущая дипольная антенна». В этой статье я сосредоточу внимание на уникальных и особых характеристиках антенны Inverted V.
Большая часть различий в характеристиках возникает из-за наклонных элементов антенны Inverted V. Каковы последствия наклона проволочных элементов? Давайте рассмотрим.
Все различия в характеристиках пропорциональны величине угла вершины . Чем больше он отклоняется от 180°, как в стандартном диполе, тем больше поведенческие отклонения. Первостепенное значение имеют четыре характерных признака, которые изменяются при изменении угла вершины.
Мы уже знаем одного из них. Это диаграмма направленности лепестков, которую мы обсуждали до сих пор. Есть еще три. Позвольте мне перечислить все четыре из этих отклонений ниже, прежде чем мы начнем рассматривать их одно за другим…
- Изменяется диаграмма направленности, предотвращающая появление глубоких нулей для обеспечения лучшего охвата азимута.
- Незначительное снижение пикового усиления при уменьшении угла вершины.
- Увеличение резонансной частоты антенны с меньшим углом при вершине, что требует немного большей длины элементов
- Изменение импеданса в точке подачи, что влияет на наименьший достижимый КСВ при изменении угла вершины.
Взгляните на приведенную ниже таблицу, которая иллюстрирует обычно ожидаемые изменения различных рабочих характеристик при изменении угла вершины антенны в форме перевернутой буквы V. Обратите внимание, что во всех перечисленных ниже случаях Inverted V высота вершины антенны над землей поддерживается постоянной и равной 1/2λ.
В каждом случае изменяется только наклон элементов с изменением угла вершины…
В таблице приведены различия в нескольких важных параметрах, влияющих на общие характеристики различных перевернутых V-образных антенн с различными углами при вершине, развернутых на практической высоте над уровнем земли. Эта таблица также разрушает несколько популярных мифов об инвертированных V-образных антеннах по сравнению с диполями.
Подытожим вышеизложенное. Мы сравнили пять различных сценариев. Это включает в себя один горизонтальный диполь (угол при вершине 180°) и четыре перевернутые V-образные конфигурации с разными углами при вершине в диапазоне от почти горизонтальных 150° до 60° на другом конце. Мы рассмотрели и свели в таблицу четыре рабочих параметра антенны в зависимости от изменений угла при вершине. Предполагается, что все антенны развернуты в одинаковых условиях окружающей среды и на одинаковой высоте установки.
Вот результат наших наблюдений, которые заставляют нас поверить, что, возможно, время от времени опасения по поводу различий между дипольной и перевернутой V-образными антеннами при различных углах при вершине в практических условиях могли быть преувеличены.
На самом деле они могут быть не такими радикальными, как некоторые склонны полагать.
1) КСВ и импеданс в точке питания: Диполь имеет импеданс в точке питания примерно 72 Ом и, следовательно, наилучший возможный КСВ (при 50 Ом) будет около 1,4:1. Однако по мере того, как угол при вершине уменьшается со 180 ° диполя, постепенно до меньших углов, импеданс антенны в точке питания (которая теперь превратилась в перевернутую букву V) начинает падать. Следовательно, КСВ тоже начинает падать, пока импеданс в точке питания не достигнет 50 Ом. Это происходит при угле вершины около 90°. КСВ теперь 1:1. Дальнейшее уменьшение угла при вершине ниже 90° еще больше снижает импеданс в точке подачи. Как следствие, КСВ снова начинает расти из-за увеличения рассогласования импедансов. При углах при вершине менее 60° КСВ резко возрастает, так как импеданс в точке питания резко падает.
2) Усиление антенны: Если бы кто-то сравнил получаемое усиление диполя с усилением перевернутой V-образной антенны при различных углах при вершине, то понял бы, что между ними нет большой разницы.
Например, по сравнению с диполем, пиковое усиление 120° перевернутого V примерно всего на 0,7 дБ меньше, в то время как для 9Угол при вершине 0° Перевернутый V снижение усиления составляет всего около 1,2 дБ… Кстати, приведенные выше значения теоретически идеальны для установки. На самом деле разница может уменьшиться еще больше из-за посторонних причин.
3) Отношение фронт-к-боку (нулевая глубина стороны): Когда дело доходит до знаменитой цифры 8 азимутальной диаграммы направленности лепестка диполя, в отличие от почти всенаправленной диаграммы направленности, достигаемой с перевернутой буквой V, мы часто сталкиваемся с путаницей среди значительной части радиолюбительского сообщества.
О! но разве это не правда? Это то, что мы находим в учебниках… Конечно, в учебниках так и написано. Они правы, однако наша интерпретация обычно слишком упрощена. Мы склонны игнорировать условия, при которых применяется классическая дипольная модель в виде восьмерки.
Мы часто склонны считать, что восьмерка применима ко всем условиям установки и развертывания диполя. Это заблуждение. Это абсолютно верно, что типичный горизонтальный диполь в свободном пространстве или на хорошей высоте над уровнем земли (AGL) будет давать азимутальную диаграмму направленности лепестков в виде восьмерки из учебника. Глубина нуля по бокам (направление торцевого огня) будет довольно резкой и обычно может составлять от -40 дБ до -50 дБ, если не больше.
Пока все хорошо… Все мы знаем, что любая горизонтальная антенна, установленная на малой высоте над уровнем земли, имеет тенденцию излучать больше при больших углах места, и азимутальная диаграмма постепенно начинает становиться менее направленной по мере того, как нули становятся мелкими. . Снижение высоты за пределы точки в конечном итоге приведет к появлению антенны Skywave с почти вертикальным падением (NVIS).
Тем не менее, вопрос на миллион долларов, как низко низко? На какой высоте над землей должна располагаться антенна для приемлемой всесторонней работы, включая приемлемую DX? Случайный общий ответ будет таким: чем выше, тем лучше, особенно в контексте КВ-радио.
Хотя не существует жесткого и быстрого правила для определения приемлемой высоты, довольно часто для большинства любительских работ по радиосвязи вполне приемлемой считается 1/2λ AGL, если только кто-то не хочет оптимизировать антенну для экстремально малого угла взлета (TOA) DX. Эта высота 1/2λ AGL обычно обеспечивает красивую форму первичного лепестка возвышения, который является широким, но имеет достаточно низкий TOA излучения, что обеспечивает хорошие общие характеристики. Более того, за исключением верхних КВ-диапазонов, таких как 15-12-10 м и ОВЧ/УВЧ, антенны КВ-диапазона на высоте 20 м или ниже, в случае типичной любительской радиостанции, могут оказаться практически невыполнимыми для их установки на больших высотах. более 1/2λ AGL. Если мы переведем 1/2λ в абсолютную высоту в футах (м), то обнаружим, что на 20 м это 33 фута (10 м), а на 40 м — 66 футов (20 м) и так далее.
Подавляющему большинству радиолюбителей во всем мире часто трудно установить антенны на очень хорошей высоте над уровнем земли, особенно проволочные антенны, для которых обычно не возводят специальные высокие башни.
Высота 30-40 футов AGL обычно является средней высотой любительской дипольной антенны в большинстве случаев. Еще один фактор, о котором следует помнить, касается установки антенн на зданиях в городских и пригородных районах. Например, можно установить диполь на высоте 15-20 футов на вершине террасы высокого здания (скажем, 50 футов), а затем ожидать, что антенна будет работать так, как если бы она была на высоте 65-70 футов, что было бы полной ошибкой. Это было бы мифическим предположением. Такое здание неизменно будет иметь достаточное количество стальных стержней, встроенных в его бетонную крышу, наряду с дополнительными горизонтально проложенными водопроводными трубами и электрическими кабелями, чтобы поверхность террасы наверху здания служила эффективным вторичным заземлением для антенны, которая составляет всего 15°. 20 футов над ним. Для большинства практических целей эта антенна, скорее всего, будет вести себя как антенна, установленная на высоте 15–20 футов над уровнем моря.
.. Чтобы узнать больше об этом, ознакомьтесь с моей статьей «Высота городской антенны над землей: факты и мифы».
Сравнительная оценка азимутального сечения диаграммы направленности типичного полуволнового диполя с центральным питанием и перевернутой V-образной антенной (вершина 90°) в двух различных условиях. На одном слайде анимации показаны схемы для антенн в свободном пространстве, а на другом — результаты для тех же антенн на расстоянии 1/2 λ AGL. Обратите внимание на заметную потерю боковой нулевой глубины, когда диполь развернут на практических высотах над землей.
Ввиду всего того, что мы уже обсудили, давайте еще раз взглянем на реалистичные сценарии использования типичных КВ-антенн на высоте 30-40 футов над уровнем моря. Давайте теперь проведем сравнительную оценку диаграммы направленности азимутального лепестка и глубины нуля в случае 20-метрового горизонтального диполя и инвертированного V (угол вершины 90°). Взгляните на приведенную выше иллюстрацию, на которой показаны два сравнительных сценария, представленных в виде двух слайдов с повторяющимся циклом.
В одном примере мы берем хрестоматийный случай, когда как диполь, так и перевернутая буква V развернуты в свободном пространстве или очень высоко на многих длинах волн (λ) AGL. Здесь мы видим, что азимутальная диаграмма диполя имеет очень глубокие боковые нули и, таким образом, образует диаграмму в виде восьмерки, как говорят нам наши учебники. С другой стороны, перевернутая буква V в свободном пространстве не создает таких глубоких нулей. Узор больше похож на закругленный прямоугольник с очень небольшими углублениями по бокам.
Во втором случае, как показано на втором слайде, мы развернули как диполь, так и перевернутую V на практической высоте 35 футов над уровнем земли. Вуаля!… Дипольная азимутальная диаграмма в виде восьмерки идет на бросок. Теперь он выглядит довольно похожим на перевернутую V-образную фигуру с небольшим дополнительным углублением по бокам. Однако, в случае Inverted V, его азимутальная диаграмма почти не отличается от той, что была в свободном космосе.
Отношение фронт/бок (нулевая глубина) в случае диполя составляет около 10,9.дБ, а для Inverted V — 7,4 дБ. Разница в глубинах Null составляет всего 3,5 дБ, что на самом деле не так уж много значит.
Суть в том, что, если проволочные антенны не установлены на очень большой высоте над землей, для большинства практичных установок радиолюбительских антенн очень мала вероятность заметить какую-либо ощутимую разницу в характеристиках азимута между диполем или инвертированной V. Это становится все более и более верным, когда мы переключаем диапазон с 20 м на 40 м и ниже. Не зацикливайтесь на одном типе антенны, а не на другом. Это действительно не имеет существенного практического значения на практических высотах. Не стесняйтесь размещать диполь горизонтально или в виде перевернутой буквы V. В любом случае это не повредит.
4) Длина антенны (зависит от угла при вершине): Прежде чем мы завершим этот раздел статьи, стоит упомянуть, что длина элемента перевернутой буквы V всегда немного больше, чем у горизонтального диполя.
Величина увеличения длины будет определяться, среди прочего, углом при вершине антенны. Чем меньше угол при вершине, тем больше будет требуемая длина проводов элемента. Ожидаемое увеличение длины в зависимости от угла при вершине указано в таблице выше. При 120° это около +1%, а при 90° это около +2%. При более низких углах при вершине требуются более длинные длины, однако углы при вершине намного меньше 90° не рекомендуются, если нет другого варианта. При установке антенны всегда начинайте с большей длины, чем расчетная. После этого можно было обрезать его до необходимой длины.
Остерегайтесь широко распространенной дезинформации, касающейся длины антенны Inverted-V
В Интернете вы найдете множество сообщений и статей, которые могут сообщить вам, что длина элемента антенны Inverted-V обычно составляет около 2 -5% короче, чем у горизонтального (плоского) диполя. В Интернете также есть несколько калькуляторов длины антенны Dipole/Inverted-V, которые делают то же самое.
.. К сожалению, некоторые из этих веб-сайтов занимают первые места в результатах поисковых систем Google, Bing и других. Многие старые и новые радиолюбители полагаются на эти ресурсы для создания своих проводных антенн, но в конечном итоге создают беспорядок … К сожалению, утверждение о том, что длина элемента Inverted-V короче, чем у плоского диполя, является полной чушью. Эта безрассудная дезинформация неустанно раздается уже много лет. .
Дело в том, что когда проволочные элементы диполя свисают с концов, образуя перевернутую букву V, то его резонансная частота повышается. Чем больше наклон элементов, тем больше увеличение резонансной частоты. Следовательно, для достижения исходной желаемой резонансной частоты в случае инвертированного V-образного элемента нужно было бы сделать длину элемента больше, а не меньше.
Вызывает ли перевернутая буква V горизонтальную и вертикальную поляризацию?
Несмотря на то, что многие операторы радиостанций склонны верить в это, категорический ответ — БОЛЬШОЕ НЕТ!.
.. Симметричная перевернутая V-образная антенна, представляющая собой вариант диполя с центральным питанием и равным элементом. отрезки, наклоненные вниз под равными и симметричными углами от точки вершины, всегда будут давать только горизонтально поляризованный сигнал.
Исключением является установка перевернутой буквы V с асимметричными углами наклона по отношению к горизонтали. Другими словами, если две стороны диполя наклонены вниз по отношению к горизонтали под разными углами, то поляризация станет Наклонный в степени, определяемой угловой асимметрией. Точно так же другим исключением является асимметричная проволочная антенна, такая как OCFD. В этом случае, несмотря на симметричный угол наклона в обе стороны, антенна будет производить косую поляризацию.
Вот забавный факт, о котором многие из нас могут не знать. Вряд ли есть какая-либо радиолюбительская литература как в Интернете, так и за ее пределами, в которой говорится об этом. ЕСЛИ наклоны антенны OCFD, которая могла бы быть установлена с наклонными элементами, сделать асимметричными, чтобы гарантировать, что концы элементов образуют горизонтальную линию, то поляризация будет горизонтальной.
Я не буду вдаваться в математические выкладки, чтобы подтвердить вышеприведенную точку на этом стыке, однако вот правило большого пальца… Нарисуйте воображаемую линию между конечными точками по обеим сторонам проволочной антенны. Ориентация и угол воображаемой линии, проходящей через две конечные точки проволочной антенны, определяют ее поляризацию. Геометрическая плоскость, которая проходила бы через приведенную выше линию и вектор распространения (направление распространения), будет полностью определять плоскость поляризации распространяющейся волны.
Кстати, нет ничего лучше смешанной поляризации. Это просто непрофессиональное описание поляризации под косым углом. В действительности линейная поляризация может проявляться как горизонтальная, вертикальная или наклонная. В случае косой поляризации для целей математического анализа наклонный вектор может быть разбит на набор вертикальных и горизонтальных векторов. Однако разделенные векторы — это просто математическое понятие.
Влияние среды развертывания на производительность
Как мы отмечали в предыдущих частях этой статьи, это правда, что диполь и перевернутая буква V в свободном пространстве будут работать по-разному со значительно разным круговым охватом. Однако мы, радиолюбители, в повседневной жизни обычно имеем дело с этими антеннами в реальных условиях развертывания. Как следствие, перевернутая V-антенна может вести себя как очень близкая родственница горизонтального диполя при установке на малых и средних высотах над уровнем земли.
Поскольку говорят, что изображение стоит тысячи слов, я оставлю вам следующую иллюстрированную диаграмму смоделированной диаграммы направленности как диполя, так и перевернутой буквы V, установленных на высоте 35 футов над уровнем моря. Изображенные диаграммы направленности отображают как сечения азимутальной, так и вертикальной плоскостей трехмерной диаграммы направленности для 20-метрового и 40-метрового КВ-диапазонов. Просто посмотрите, насколько похожи обе антенны.
Смотри…
Центр творческой науки — доктор Джонатан П. Хэйр
Центр творческой науки — доктор Джонатан П. Хэйр Описана простая перевернутая V-образная антенна, которая при использовании со сбалансированным ATU может использоваться на всех основных радиолюбительских КВ-диапазонах (80, 40, 20, 15 и 10 м). Центральная опора сделана таким образом, что провод можно свернуть для хранения, когда антенна снята.
Базовая перевернутая V-образная антенна. Длина каждой стороны L составляет четверть длины волны для самой низкой частоты, поэтому L = 20 м (65 футов). Для идеального угла вершины 90 градусов высота мачты H будет более 14 м. Меньшая высота мачты будет работать, но антенна может быть не всенаправленной (например, больше похожа на диполь).
Базовая перевернутая V-образная антенна.
Для вседиапазонной антенны (от 80 до 10 м) длина каждой стороны L должна составлять четверть длины волны для самой низкой частоты, что для диапазона 80 м дает L=20 м (65 футов). Для идеального угла при вершине 90 градусов высота мачты H будет более 14м. Это довольно большая мачта, которую можно взять с собой для портативной работы, поэтому можно использовать мачты меньшей высоты, но антенна будет вести себя скорее как низкий диполь, а не как всенаправленная инвертированная V.
Питание и настройка
Можно использовать фидер с открытым проводом любой длины (300-600 Ом), но если вы используете 20 м (65 футов), тогда он будет примерно резонансным для более высоких диапазонов, что может помочь в настройке. Для согласования с радио требуется сбалансированный ATU. Поскольку диапазоны AR гармонически связаны, антенна имеет прогрессивно более высокий коэффициент усиления по мере увеличения частоты, хотя и с более сложной диаграммой направленности.
Строительство
Я использовал кусок печатной платы из стекловолокна в качестве центрального изолятора, и он также использовался в качестве катушки для проволоки для двух рук, чтобы провод можно было легко хранить, когда его снимают / убирают.
Балансный АТУ
Вы можете запитать перевернутый V напрямую с помощью коаксиального кабеля 50 Ом, как диполь. Это будет действительно работать только для работы только на одном диапазоне (в данном случае 80 м). Это не лучший вариант, так как длину L придется обрезать для низкого КСВ, и она будет меняться каждый раз, когда вы меняете местоположение, высоту мачты и т. д., что для портативной установки нецелесообразно.
Преимущество сбалансированного ATU заключается в том, что он приводит всю систему в резонанс, действует как полосовой фильтр (как на прием, так и на передачу) и всегда гарантирует низкий КСВ.
нажмите здесь для получения подробной информации о сбалансированном ATU
НАСТРОЙКА
Ниже показана перевернутая буква V на металлической мачте на высоте около 6 м над уровнем земли. Я также опробовал перевернутую букву V с мачтой из волокна «10 м». Верхние секции настолько тонкие, что бесполезны, поэтому их сняли, чтобы сделать 8-метровую мачту. Пластиковая трубка на центральной панели была вставлена в верхнюю часть мачты, и все это было собрано. Трое парней удерживали мачту на месте, в то время как два рычага антенны наклонялись к земле. Затем концевые изоляторы были соединены с изолированной растяжкой длиной около 20 футов и вбиты в землю. Таким образом, V-образные рычаги наклонялись к земле, но не касались ее. При такой малой высоте мачты угол при вершине будет намного больше 9°.
