Направленная антенна из элементов «Inverted V» диапазонов 80 и 40 м — Статьи из литературы — Другие статьи — Каталог статей
Постройка вращающихся антенн для диапазонов 40 и 80 м представляет в любительских условиях значительную трудность. Но иногда требуется антенна, имеющая максимум излучения в каком-то одном направлении (например для выполнения условий дипломов, или участия в соревнованиях и т.д.). Была опробована двухэлементная антенна «Inverted V» диапазона 80 м, ориентированная на юго-запад для выполнения условий диплома «WAE». Передний лепесток этой антенны довольно широк, поэтому поставленная задача была успешно выполнена. Корреспонденты оценивали усиление антенны до 6 дБ по сравнению с одиночным диполем. Этот выигрыш на диапазоне 80 м особенно ощутим. Кроме того, ослабление заднего и боковых лепестков очень заметно при приеме слабых и редких станций в условиях сильных помех. Антенна одинаково хорошо излучает как под большими, так и под малыми углами к горизонту.За три месяца удалось установить связи на SSB с корреспондентами 47 стран Европы, в том числе с ЕА6, GC, HB0, HV, M1, OY, ZB2. Затем антенна была ориентирована на юго-восток, что позволило успешно участвовать в традиционных соревнованиях «Ленинград — Москва».
Подобная антенна, ориентированная на восток, опробована на диапазоне 40 м. Все UA9, UA0, UL7, радиолюбители восьмого района давали отличные оценки ее работы. Особенно хорошие результаты получены при DX связях. К сожалению, местные условия не позволили ориентировать антенну на запад, откуда приходят сигналы южноамериканских станций. Удалось измерить подавление заднего лепестка в этом направлении. В пределах Европы оно составило 120-12 дБ, в PY, LU, HK — 15-20 дБ.
Автор: Б. Гнусов (UA1DJ)
Источник публикации: ж. Радио, 1970, № 2, с. 38
Примечание:
Приведённые в статье сведения показывают возможность построения из элементов «Inverted V» по аналогии с телевизионными антеннами «Волновой канал» (у коротковолновиков такие антенны известны под названием «Уда-Яги») многоэлементных антенн с постоянной ориентацией или изменяемой по мере необходимости. Причём следует заметить, что активный элемент должен (может) быть выполнен как петлевой вибратор или даже как многократный петлевой вибратор, что придаст такой антенне дополнительные положительные свойства.
Антенна Inverted V на 6 диапазонов — R3RTambov
Предлагаемый вариант антенны Inverted V содержит три соединённых параллельно диполя, работающих в шести радиолюбительских КВ-диапазонах: 10 метров, 15 метров, 20 метров, 30 метров, 40 метров и 80 метров. Она содержит два трапа, настроенных на частоту 14,2 МГц. Все диполи выполнены из медной проволоки диаметром 2,12 мм, питание антенны на всех диапазонах происходит одним кабелем.
Радиолюбители часто используют антенну Inverted V как ненаправленную и на несколько КВ-диапазонов. Перед другими многодиапазонными антеннами она имеет несколько преимуществ:
— для её установки нужна всего одна мачта любой удобной конструкции, которая не принимает участия в излучении радиоволн. Излучатели образуют верхний ярус растяжек мачты;
— хорошо работает над «плохой» землёй (подстилающей поверхностью с низкой проводимостью), поскольку в излучателях всех диапазонов пучность тока находится вблизи верхушки мачты и поэтому удалена от земли на максимальное расстояние;
— излучатели всех диапазонов полноразмерные и обеспечивают максимально эффективное излучение;
— все излучатели можно настраивать, не поднимаясь на мачту;
— питание антенны на всех диапазонах происходит по одному и тому же кабелю.
Существуют много вариантов антенны Inverted V. Обычно это два соединённых параллельно диполя на диапазоны 40 и 80 метров, середины которых подняты на мачту высотой 10 — 15 м. Диполь диапазона 40 метров работает и в диапазоне 15 метров. Описаны конструкции, содержащие до пяти-шести параллельных диполей, что увеличивает число рабочих диапазонов. Но если диполей больше трёх, их взаимное влияние становится очень сильным — настройка одного диполя нарушает настройку одного-двух других. При подъёме такой антенны на мачту многочисленные провода, образующие её, обычно запутываются, и приходится долго их распутывать.
Ріс. 1. Антенна Inverted V
Рис. 2. Вариант Inverted V, которая содержит три соединённых параллельно диполя
В варианте Inverted V (рис. 2) в диапазоне 80 метров работает диполь, образованный отрезками проводов W2, W4, W8, W11. Трапы W3 и W10 практически не укорачивают его. Рабочая полоса частот по КСВ<2 довольно узкая (50-60 кГц) и сильно зависит от высоты подвеса антенны и качества земли под ней.
В диапазоне 40 метров работает полноразмерный для этого диапазона диполь, образованный отрезками Wl и W9 и имеющий рабочую полосу частот около 150 кГц.
В диапазоне 30 метров снова работает диполь W2, W4, W8, W11, поскольку благодаря реактивности трапов W3 и W10 одна из его резонансных частот лежит в этом диапазоне. Резонанс довольно острый, но полностью покрывает диапазон.
Тот же диполь работает и в диапазоне 20 метров. Настроенные на 14,2 МГц трапы приводят к тому, что в этом случае работают только отрезки W4 и W8. Поэтому имеется резонанс диполя и в диапазоне 20 метров.
В диапазоне 15 метров работает диполь W1, W9, электрическая длина которого в этом диапазоне близка к 3/2Х.
В диапазоне 10 метров работает диполь, образованный отрезками W5 и W7.
Антенну устанавливают на мачте высотой 10-15 м. Как отмечалось выше, мачта не служит излучателем, она может быть составлена из алюминиевых или стальных труб разного диаметра. Применены трубы внешним диаметром 55, 50, 45 и 40 мм из сплава Д16. Они вставлены одна в одну на глубину 30 см и зафиксированы сквозными винтами М6.
Мачта имеет три яруса растяжек. Как уже было сказано, излучающие провода — части их верхнего яруса. Неизлучающие части оттяжек верхнего яруса и нижние ярусы выполнены из оцинкованной стальной проволоки диаметром 2 мм, разделённой изоляторами на отрезки длиной по 3 м.
Растяжки прикреплены к надетым на мачту пластинам из толстого стеклотекстолита и не имеют электрического контакта с ней.
Питают антенну по одному коаксиальному кабелю W6 с волновым сопротивлением 50 или 75 Ом. Применён кабель RG-213. В крайнем случае можно использовать телевизионный кабель хорошего качества, например Finmark F690BV.
Весьма желательно установить на кабеле запорный дроссель L1. В нашем случае его образует столбец, содержащий 50 колец К12х20х6 из феррита 2000НМ, надетый на ближайший к излучателям конец коаксиального кабеля и закреплённый на нём термоусаживаемой трубкой. В отсутствие достаточного числа ферритовых колец можно намотать 3 м кабеля на пластиковую трубу диаметром 50-60 мм, хорошо закрепив на ней витки. В любом случае дроссель располагают под стеклотекстолитовой пластиной, на которой кабель соединяется с диполями.
Все пайки проводов между собой и к кабелю, а также открытый конец самого кабеля должны быть хорошо защищены от осадков. Для этого использована сырая резина. В крайнем случае можно просто обмазать солидолом критичные к воздействию влаги места (особенно там, где из внешней изоляции коаксиального кабеля выходит оплётка). Соединяемые провода желательно перед пайкой скрепить бандажом из медной проволоки диаметром 0,5 мм.
Трапы W3 и W10 собирают по имеющейся на рис. 3 схеме. Для их изготовления подготовьте две пластины размерами 50×150 мм из стеклотекстолита толщиной 2,5-3 мм. На длинных рёбрах каждой пластины сделайте по семь пазов шириной и глубиной по 2 мм, расстояние между пазами также 2 мм. Для лучшей укладки провода пазы на противоположных рёбрах пластины должны быть взаимно смещены так, чтобы паз на одном ребре находился точно напротив выступа на другом.
Медным проводом диаметром 2 мм намотайте на оправке диаметром 45 мм две катушки по восемь витков. Сняв катушку с оправки, наденьте её на подготовленную пластину так, чтобы семь её витков вошли в пазы. Аналогично изготовьте и вторую катушку.
Далее необходимо приготовить густую эпоксидную смолу, смешав её с отвердителем в пропорции 10:1. Смолу наберите в шприц без иглы и закрепите ею витки в пазах стеклотекстолитовых пластин. Спустя сутки, когда смола полностью отвердеет, концы проводов катушек аккуратно отформуйте и присоедините к конденсаторам трапов. Индуктивность каждой катушки должна получиться около 2,24 мкГн.
Конденсаторы трапов — К15У-1а группы ТКЕ МП0 ёмкостью 56 пФ. Не советую использовать самодельные конденсаторы из медных пластин или фольгирован-ного армированного фторопласта (фАф). Их термостабильность будет плохой.
Трапы настраивают на частоту 14200 кГц бесконтактным способом, собрав установку, схема которой показана на рис. 3. Для этого необходимы генератор сигналов соответствующего диапазона мощностью 1-2 Вт и отрезок любого коаксиального кабеля длиной 1-2 м. Один конец этого отрезка подключают к выходу генератора, а другой — к катушке L1 диаметром 50 мм из двух витков провода диаметром 1-1,5 мм.
Рис. 3. Схема установки
Простейший индикатор напряжённости поля делают из стрелочного микроамперметра PA1 на 100 мкА, германиевых диодов VD1 и VD2, конденсаторов С1, С2 и такой же, как у генератора, двухвитковой катушки L2. Катушку L1 поднесите на расстояние 5-7 см к одному из торцов катушки трапа. На таком же расстоянии от другого торца катушки трапа поместите катушку L2. Все катушки должны быть соосны.
Включите генератор и, вращая ручку его перестройки, определите по максимуму показаний микроамперметра PA1 резонансную частоту трапа. Осторожно сжимая или растягивая витки катушки трапа в небольших пределах, добейтесь, чтобы у обоих трапов она была как можно ближе к 14200 кГц.
Крайне желательно проверить термостабильность изготовленных трапов. Для этого поместите их на 8-10 часов в морозильное отделение холодильника. Затем достаньте их и немедленно проверьте резонансную частоту. Она должна остаться в пределах диапазона 20 метров и обычно равна 14020-14040 кГц. После прогрева трапов до комнатной температуры их резонансная частота должна вернуться к исходной (14200 кГц). На этом настройка трапов закончена.
Провода диполя прикрепите к стеклотекстолитовой пластине длиной 200 мм. На ней же одним винтом (чтобы уменьшить механическую деформацию под воздействием ветра) закрепите трап, на который затем наденьте пластиковую бутылку со срезанным дном. Готовый трап изображён на рис. 4.
Рис. 4. Готовый трап
После установки на мачту антенну необходимо настроить. Для этого к нижнему концу фидера W6 подключите антенный анализатор. Чтобы лишний раз не опускать мачту, лучше обрезать провода W5 и W7 до указанной на рис. 2 длины заранее, поскольку после подъёма на мачту достать до них с земли будет невозможно. В диапазоне 10 метров ширина рабочей полосы частот диполя W5, W7 — около 500 кГц, при указанной длине проводов её центральная частота будет около 28250 кГц.
Далее настройте диполь из отрезков W1 и W9. Необходимо, чтобы он резонировал на частоте 7010-7020 кГц, при этом автоматически будет получен и резонанс в диапазоне 15 метров на частоте 21150 кГц.
Следующий этап — поиск резонанса в диапазоне 20 метров. Если он не попал на частоту 14150 кГц, откорректируйте длину проводов W4 и W8. Затем найдите резонанс в диапазоне 30 МГц, при необходимости корректируя длину проводов W2 и W11. Учтите, что в диапазоне 30 метров резонанс очень острый. После этого в диапазоне 80 метров автоматически должен получиться резонанс на частоте около 3540 кГц. На этом настройку антенны можно считать законченной.
Изготовлены три описанные антенны. Первая установлена у одного из соавторов статьи на радиостанции UR4LRG, вторая — у Алексея Яковлева (UT5UY), а третья — на коллективной радиостанции Харьковского радиоклуба UR4LZZ. Получено хорошее совпадение результатов моделирования и параметров реальной конструкции. Антенна хорошо выдерживает большую мощность даже в сырую погоду, в том числе при работе в диапазоне 20 метров.
Приложенный к статье файл InvV_80-40-30-20-15-10_ok.maa содержит компьютерную модель антенны. В трапах модели заданы оптимальная, согласно расчётам, ёмкость 50 пФ и индуктивность 2,53 мкГн. В этом случае при резонансе антенны в середине диапазона 30 метров она резонирует и в середине диапазона 80 метров. Однако при изготовлении антенны нам не удалось найти высоковольтные конденсаторы ёмкостью 50 пФ, поэтому в трапы были установлены конденсаторы К15У-1а номиналом 56 пФ, а индуктивность уменьшена. Могут быть применены и конденсаторы ёмкостью 47 пФ.
Файл модели антенны имеется здесь.
Автор: А.Белоусов UR4LRG
73!Опыт настройки многодиапазонной антенны типа Inverted V
Из книг по радиолюбительским антеннам (например, Родхаммеля) известно, что антенны типа «полуволновый диполь», настроенные на разные диапазоны, можно питать одним общим фидером. Однако не указывается, как влияют друг на друга эти антенны и в какой последовательности следует производить их настройку.
Практические ответы на эти вопросы получил во время своего отпуска Петр («Садовник», RV3APY), согласившийся поделиться своим опытом.
Антенна «Inverted V» является разновидностью полуволнового диполя. За счет того, что концы проводников диполя опущены к земле примерно под углом 45 градусов, она имеет сопротивление, близкое к 50 Омам. Поляризация излучения – горизонтальная.
Если проводники расположены не строго в вертикальной плоскости, появляется компонента излучения с вертикальной поляризацией.
Петру удалось запитать одним 50-омным фидером сразу 4 антенны: на диапазоны 160 м, 80 м, 40 м и 10 м.
Примерный вид расположения антенн показан на рисунке.
В качестве мачты использовалась береза высотой 18 м (точка запитки). К левому по рисунку плечу подключалась центральная жила кабеля, к правому – оплетка. Концы проводов плеч самой длинной антенны располагались на высоте 3 м от земли, остальные – выше. Оттяжки – из капронового шнура. В боковой плоскости плечи антенн были отклонены от вертикали на 20-30 градусов.
При настройке Петр использовал прибор для настройки антенн фирмы MFJ, который позволял измерять не только КСВ, но и активную и реактивную составляющие входного сопротивления антенны на любой частоте.
Длины плеч антенн для начала устанавливают по расчету, равными четверти длины волны на центральной частоте каждого из диапазонов. При этом антенна будет настроена несколько ниже по частоте, и при настройке длину плеч придется немного укорачивать.
Настройка производилась, начиная с самой длинноволновой антенны. Регулируя длину плеч антенны, добиваются чисто активного входного сопротивления на средней частоте диапазона. Затем, если активная часть входного сопротивления заметно отличается от 50 Ом, подстраивают длины каждой из половинок вибратора: увеличивая одну, уменьшают на такую же длину другую, так, что общая длина антенны не изменяется. Таким путем добиваются наилучшего согласования на частоте резонанса антенны.
После настройки самой длинной антенны (160 м) аналогичным образом последовательно настраивают остальные вибраторы (80 м, 40 м, 10 м).
Закончив настройку самой короткой антенны, перепроверяют, как изменилась настройка самой длинной антенны. Иногда длины ее половинок приходится немного подкорректировать для восстановления резонанса. Затем последовательно перепроверяют и, при необходимости, подстраивают остальные антенны (от длинной к более короткой).
Вопреки опасениям, оказалось, что влияние антенн друг на друга оказалось незначительным.
Полученные результаты сведены в таблицу
Примечание: прибор дает округленное значение КСВ.
Петр убедился, что все антенны не только согласованы, но и прилично работают: за время отпуска он провел сотни связей на всех четырех диапазонах. Корреспонденты давали хорошие оценки.
Оригинал записи и комментарии на LiveInternet.ru
Петлевой вибратор в антенне Inverted V | RUQRZ.COM
В настоящее время KB антенна «Inverted V» («перевернутая V») достаточно хорошо известна коротковолновикам. Это простая в изготовлении и установке антенна с круговой диаграммой направленности, параметры которой в основном соответствуют параметрам полуволнового диполя. Так, в диапазоне 80 м с такой антенной, установленной на крыше двухэтажного дома, при мощности передатчика около 20 Вт, работая SSB, в районе полуночи, когда стихает шум на диапазоне, удается проводить связи на расстояния до 2500 км. При этом RS достигает 56.
По-видимому, первое описание на русском языке антенны «Inverted V», в двухдиапазонном исполнении (80 и 40 м) в виде комбинированной системы с общей точкой питания отдельных полуволновых вибраторов приведено в (1). С тех пор было предложено много модификаций антенн «Inverted V». Собственно антенна «Inverted V» представляет собой полуволновой диполь, расположенный в вертикальной плоскости под углом 90°, причем точка питания поднята вверх, а концы вибраторов опущены к земле, что позволяет обойтись при установке антенны одной мачтовой опорой.
В то же время, в диапазонах УКВ для телевизионного приема широко применяется полуволновой шлейфовый вибратор Пистолькорса (петлевой вибратор) — и как одиночный элемент, и в составе более сложных антенн «волновой канал». Петлевой вибратор, по сравнению с полуволновым вибратором, имеет более высокий коэффициент усиления. Иногда с этой же целью применяют двойной петлевой вибратор, состоящий из параллельно соединенных на концах трех полуволновых вибраторов. Информацию по этим антеннам можно найти в (2).
По сравнению с полуволновыми вибраторами, петлевые вибраторы более широкополосны, что особенно полезно на диапазонах 80 и 40 м, и кроме того, они позволяют непосредственно соединить среднюю точку второго вибратора с мачтой, поскольку в этой точке имеет место узел напряжения. Соединения на концах могут быть выполнены в виде подвижных короткозамыкающих перемычек, с помощью которых легко подбирается резонансная длина петлевого вибратора. Для этого достаточно перемещать короткозамыкающие перемычки. Резонансная длина у петлевого вибратора, как и у полуволнового вибратора, несколько меньше половины длины волны.
Однако у петлевых вибраторов есть один существенный недостаток. Как показано в (2), петлевой вибратор применяется для работы на одном диапазоне, т.к. параллельное соединение в точках питания петлевых вибраторов на разные диапазоны недопустимо. Это обусловлено тем, что нерабочий петлевой вибратор при таком соединении выполняет роль короткозамыкающего шунта, вследствие чего параметры антенны в требуемом диапазоне частот могут резко ухудшиться. От этого недостатка можно избавиться, применив релейную коммутацию в точке питания вибраторов.
Как известно, входное сопротивление петлевого вибратора, выполненного из двух одинаковых тонких проводников, составляет 292,4 Ом, двойного петлевого вибратора — 657,9 Ом. Изменяя диаметр проводников, а также соотношение диаметра и расстояния между проводниками, можно регулировать входное сопротивление. Для согласования петлевого и двойного петлевого вибраторов с 75-омными фидером можно применить трансформаторы типа длинной линии, выполненные на ферритовых кольцах. Для петлевого вибратора требуется трансформатор с коэффициентом трансформации 4:1, а для двойного петлевого вибратора — 9:1.
Таким образом, напрашивается вывод, что петлевой или двойной петлевой вибратор, выполненный в виде «Inverted V», будет иметь определенные преимущества по сравнению с «классическим» исполнением этой антенны в виде полуволнового вибратора. На рис.1 и 2 (выше) приведены примеры расположения полотна антенны петлевого вибратора и двойного петлевого вибратора, выполненных в виде «Inverted V», относительно мачтовой опоры.
Удивительно, что при заведомо большем усилении и широкополосности, петлевые вибраторы не получили широкого распространения на КВ. Это, по-видимому, обусловлено трудностями создания многодиапазонных антенн путем параллельного соединения в точках питания и большего расхода провода.
P.S.
Сама антенна «Inverted V» может быть выполнена различными способами. Она может быть расположена вертикально или горизонтально. В случае вертикального расположения относительно земли она может быть выполнена с опущенной вниз точкой питания и поднятыми вверх концами вибраторов.
При расположении антенны «Inverted V» в горизонтальной плоскости получается направленная антенна с максимумом излучения по биссектрисе угла.
Для антенны, выполненной из петлевых вибраторов, расположение полотна может быть аналогичным антенне, выполненной из обычных полуволновых вибраторов, т. е. обычное в вертикальной плоскости и необычное в горизонтальной.
Из антенны «Inverted V», изготовленной с помощью петлевых вибраторов, можно еще выполнить и горизонтальную направленную антенну.
Известен способ построения направленной антенны из двух антенн «Inverted V», расположенных в параллельных плоскостях, причем полотно каждой из антенн, расположено в вертикальной плоскости. Одна антенна активная, т. е. на нее подается питание, а другая пассивная. Такое исполнение, можно грубо интерпретировать, как простейший «волновой канал» из двух элементов.
Кроме этого следует иметь в виду, что в форме антенны «Inverted V» могут быть исполнены антенны не только с элементами из петлевых вибраторов или двойных петлевых вибраторов, но и с элементами из многократных петлевых вибраторов. Это связано с возрастанием входного сопротивления антенны и что наиболее ценно с расширением полосы рабочих частот. С возрастанием входного сопротивления антенны можно легко справиться с помощью трансформаторов типа длинной линии с соответствующими коэффициентами трансформации. И в результате исполнение такой антенны с петлевыми вибраторами более высокого порядка связано с повышенным расходом провода и сложностью изготовления конструкции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ю. Жомов. Антенна для любительской радиосвязи.- Радио, 1968, №4, с. 13-14.
2. К. Ротхаммель. Антенны: Пер. с нем.- 3-е изд., доп.- М.: Энергия, 1979.-с. 15-17, 56.
3. С.Бунин, Л.Яйленко. Справочник радиолюбителя-коротковолновика.-Киев: Техника, 1984.- с. 147-152.
Евгений Солодовников
Что еще почитать по теме:
Многодиапазонная антенна Inverted L | RUQRZ.COM
Неудовлетворенность работой антенны Дельта 80-метрового диапазона, установленной почти горизонтально на высоте 11 м, заставила задуматься над изготовлением другой антенны. Поскольку я проживаю в частном доме, требовалась антенна, которая бы хорошо работала на малой высоте. Как известно, такими антеннами являются «вертикалы». Но установить «вертикал» L/4 на крыше дома довольно проблематично. Можно было бы расположить его непосредственно на земле, но пришлось бы закапывать противовесы, а постройки и садовые деревья не позволяли этого сделать. Начались поиски подходящего решения.
Мое внимание привлекла антенна «Inverted L», изготовленная из антенного канатика. Для повышения эффективности работы ее вертикальную часть желательно расположить как можно выше. Такая антенна принимает электромагнитные излучения как с вертикальной, так и с горизонтальной поляризацией, поэтому при работе на нее фединг, сопровождающий КВ-прием, по-видимому, должен проявляться меньше, чем при использовании классических вертикальных или горизонтальных антенн.
Вертикальная часть этой антенны была составлена из отрезков дюралюминиевых труб диаметром 40 мм. Общая высота составила 10,50 м. Горизонтальная часть была образована тремя проводами из антенного канатика, дополняющими длину антенны до Л/4 (т.е. 20,40 м для диапазона 80 м). Провода расположены примерно под углом 40° к земле, что обусловлено высотой второй мачты (11 м), к которой они крепились. Сразу замечу, что эксперименты по изменению угла наклона не проводились.
Если к «Inverted L» не подключены противовесы, ее работа в большой степени зависит от проводимости почвы, в которую закопан провод заземления. А почему бы обычное заземление не заменить противовесами? Задумано — сделано.
Противовесы были изготовлены из антенного канатика, обмоточного провода (ПЭЛ) и монтажного провода в изоляции. Вначале использовались три противовеса длиной 20,40 м и еще
три длиной 10.20 м. Затем количество противовесов на 80-метровый диапазон было увеличено до 10. Действительно, чем их больше, тем лучше работает антенна. В авторском варианте антенна установлена на металлической крыше одноэтажного дома, которая соединена с противовесами.
Несмотря на то что антенна предназначалась для работы на НЧ-диапазонах, предусматривалась возможность проведения QSO на диапазонах 20, 15 и 10 м. Для питания антенны была применена довольна система согласования. Длина коаксиального кабеля составляет 22 м. На конце кабеля установлен конденсатор переменной емкости. При небольшой выходной мощности передатчика вполне подходит 2-секцион- ный КПЕ от бытовых радиоприемников. «Врезка» для подключения к трансиверу установлена на расстоянии 2,9 м от конца кабеля.
В авторском варианте применяется кабель с волновым сопротивлением 30 Ом (такой оказался под рукой). Если использовать коаксиальный кабель с другим волновым сопротивлением, возможно, придется подобрать место подключения к антенному фидеру по минимуму КСВ.
Регулировкой емкости КПЕ, который находится около оператора, в режиме передачи добиваются максимального тока в фидере (для этого удобно использовать КСВ-метр), а в режиме приема КПЕ подстраивают по «S-метру» или на слух. Настройка в обоих режимах полностью совпадает. На НЧ-диа- пазонах конденсатор «не работает», зато на ВЧ-диапазонах прирост сигнала достигает 1,5…2 балла!
Не могу не поделиться впечатлениями от сравнения работы описанной антенны и «Дельты». Испытания проводились при РВых=30 Вт. В диапазоне 80 м на «Дельту» были проведены QSO с Красноярском, Восточным Казахстаном и Уралом, на Украине слышали только мое присутствие на частоте. На описанную антенну украинские радиолюбители давали RS 56-57. Проводить QSO на ВЧ-диапазонах также стало легче. Кроме того, при приеме отсутствует «шипение», характерное для GP.
В. Гузеев, UA9YFX
Что еще почитать по теме:
Шестидиапазонная антенна Inverted V — RadioRadar
Антенны
Главная Радиолюбителю Антенны
Радиолюбители часто используют антенну Inverted V как ненаправленную на несколько КВ-диапазонов. Перед другими многодиапазонными антеннами она имеет несколько преимуществ:
— для её установки нужна всего одна мачта любой удобной конструкции, которая не принимает участия в излучении радиоволн. Излучатели образуют верхний ярус растяжек мачты;
— хорошо работает над «плохой» землёй (подстилающей поверхностью с низкой проводимостью), поскольку в излучателях всех диапазонов пучность тока находится вблизи верхушки мачты и поэтому удалена от земли на максимальное расстояние;
— излучатели всех диапазонов полноразмерные и обеспечивают максимально эффективное излучение;
— все излучатели можно настраивать, не поднимаясь на мачту;
— питание антенны на всех диапазонах происходит по одному и тому же кабелю.
Существуют много вариантов антенны Inverted V. Обычно это два соединённых параллельно диполя на диапазоны 40 и 80 метров, середины которых подняты на мачту высотой 10…15 м. Диполь диапазона 40 метров работает и в диапазоне 15 метров. Описаны конструкции, содержащие до пяти-шести параллельных диполей, что увеличивает число рабочих диапазонов. Но если диполей больше трёх, их взаимное влияние становится очень сильным — настройка одного диполя нарушает настройку одного-двух других. При подъёме такой антенны на мачту многочисленные провода, образующие её, обычно запутываются, и приходится долго их распутывать.
Предлагаемый вариант антенны Inverted V (рис. 2) содержит три соединённых параллельно диполя, удовлетворительно работая при этом в шести радиолюбительских КВ-диапазонах: 10 метров, 15 метров, 20 метров, 30 метров, 40 метров и 80 метров. Она содержит два трапа, настроенных на частоту 14,2 МГц. Все диполи выполнены из медной проволоки диаметром 2,12 мм.
Ріс. 1. Антенна Inverted V
Рис. 2. Вариант антенны Inverted V
В диапазоне 80 метров работает диполь, образованный отрезками проводов W2, W4, W8, W11. Трапы W3 и W10 практически не укорачивают его. Рабочая полоса частот по КСВ
В диапазоне 40 метров работает полноразмерный для этого диапазона диполь, образованный отрезками Wl и W9 и имеющий рабочую полосу частот около 150 кГц.
В диапазоне 30 метров снова работает диполь W2, W4, W8, W11, поскольку благодаря реактивности трапов W3 и W10 одна из его резонансных частот лежит в этом диапазоне. Резонанс довольно острый, но полностью покрывает диапазон.
Тот же диполь работает и в диапазоне 20 метров. Настроенные на 14,2 МГц трапы приводят к тому, что в этом случае работают только отрезки W4 и W8. Поэтому имеется резонанс диполя и в диапазоне 20 метров.
В диапазоне 15 метров работает диполь W1, W9, электрическая длина которого в этом диапазоне близка к 3/2Х.
В диапазоне 10 метров работает диполь, образованный отрезками W5 и W7.
Антенну устанавливают на мачте высотой 10…15 м. Как отмечалось выше, мачта не служит излучателем, она может быть составлена из алюминиевых или стальных труб разного диаметра. Применены трубы внешним диаметром 55, 50, 45 и 40 мм из сплава Д16. Они вставлены одна в одну на глубину 30 см и зафиксированы сквозными винтами М6.
Мачта имеет три яруса растяжек. Как уже было сказано, излучающие провода — части их верхнего яруса. Неизлучающие части оттяжек верхнего яруса и нижние ярусы выполнены из оцинкованной стальной проволоки диаметром 2 мм, разделённой изоляторами на отрезки длиной по 3 м.
Растяжки прикреплены к надетым на мачту пластинам из толстого стеклотекстолита и не имеют электрического контакта с ней.
Питают антенну по одному коаксиальному кабелю W6 с волновым сопротивлением 50 или 75 Ом. Применён кабель RG-213. В крайнем случае можно использовать телевизионный кабель хорошего качества, например Finmark F690BV.
Весьма желательно установить на кабеле запорный дроссель L1. В нашем случае его образует столбец, содержащий 50 колец К12х20х6 из феррита 2000НМ, надетый на ближайший к излучателям конец коаксиального кабеля и закреплённый на нём термоусаживаемой трубкой. В отсутствие достаточного числа ферритовых колец можно намотать 3 м кабеля на пластиковую трубу диаметром 50…60 мм, хорошо закрепив на ней витки. В любом случае дроссель располагают под стеклотекстолитовой пластиной, на которой кабель соединяется с диполями.
Все пайки проводов между собой и к кабелю, а также открытый конец самого кабеля должны быть хорошо защищены от осадков. Для этого использована сырая резина. В крайнем случае можно просто обмазать солидолом критичные к воздействию влаги места (особенно там, где из внешней изоляции коаксиального кабеля выходит оплётка). Соединяемые провода желательно перед пайкой скрепить бандажом из медной проволоки диаметром 0,5 мм.
Трапы W3 и W10 собирают по имеющейся на рис. 3 схеме. Для их изготовления подготовьте две пластины размерами 50×150 мм из стеклотекстолита толщиной 2,5…3 мм. На длинных рёбрах каждой пластины сделайте по семь пазов шириной и глубиной по 2 мм, расстояние между пазами также 2 мм. Для лучшей укладки провода пазы на противоположных рёбрах пластины должны быть взаимно смещены так, чтобы паз на одном ребре находился точно напротив выступа на другом.
Медным проводом диаметром 2 мм намотайте на оправке диаметром 45 мм две катушки по восемь витков. Сняв катушку с оправки, наденьте её на подготовленную пластину так, чтобы семь её витков вошли в пазы. Аналогично изготовьте и вторую катушку.
Далее необходимо приготовить густую эпоксидную смолу, смешав её с отвердителем в пропорции 10:1. Смолу наберите в шприц без иглы и закрепите ею витки в пазах стеклотекстолитовых пластин. Спустя сутки, когда смола полностью отвердеет, концы проводов катушек аккуратно отформуйте и присоедините к конденсаторам трапов. Индуктивность каждой катушки должна получиться около 2,24 мкГн.
Конденсаторы трапов — К15У-1а группы ТКЕ МП0 ёмкостью 56 пФ. Не советую использовать самодельные конденсаторы из медных пластин или фольгирован-ного армированного фторопласта (фАф). Их термостабильность будет плохой.
Трапы настраивают на частоту 14200 кГц бесконтактным способом, собрав установку, схема которой показана на рис. 3. Для этого необходимы генератор сигналов соответствующего диапазона мощностью 1…2 Вт и отрезок любого коаксиального кабеля длиной 1…2 м. Один конец этого отрезка подключают к выходу генератора, а другой — к катушке L1 диаметром 50 мм из двух витков провода диаметром 1…1,5 мм.
Рис. 3. Схема установки
Простейший индикатор напряжённости поля делают из стрелочного микроамперметра PA1 на 100 мкА, германиевых диодов VD1 и VD2, конденсаторов С1, С2 и такой же, как у генератора, двухвитковой катушки L2. Катушку L1 поднесите на расстояние 5…7 см к одному из торцов катушки трапа. На таком же расстоянии от другого торца катушки трапа поместите катушку L2. Все катушки должны быть соосны.
Включите генератор и, вращая ручку его перестройки, определите по максимуму показаний микроамперметра PA1 резонансную частоту трапа. Осторожно сжимая или растягивая витки катушки трапа в небольших пределах, добейтесь, чтобы у обоих трапов она была как можно ближе к 14200 кГц.
Крайне желательно проверить термостабильность изготовленных трапов. Для этого поместите их на 8…10 часов в морозильное отделение холодильника. Затем достаньте их и немедленно проверьте резонансную частоту. Она должна остаться в пределах диапазона 20 метров и обычно равна 14020…14040 кГц. После прогрева трапов до комнатной температуры их резонансная частота должна вернуться к исходной (14200 кГц). На этом настройка трапов закончена.
Провода диполя прикрепите к стеклотекстолитовой пластине длиной 200 мм. На ней же одним винтом (чтобы уменьшить механическую деформацию под воздействием ветра) закрепите трап, на который затем наденьте пластиковую бутылку со срезанным дном. Готовый трап изображён на рис. 4.
Рис. 4. Готовый трап
После установки на мачту антенну необходимо настроить. Для этого к нижнему концу фидера W6 подключите антенный анализатор. Чтобы лишний раз не опускать мачту, лучше обрезать провода W5 и W7 до указанной на рис. 2 длины заранее, поскольку после подъёма на мачту достать до них с земли будет невозможно. В диапазоне 10 метров ширина рабочей полосы частот диполя W5, W7 — около 500 кГц, при указанной длине проводов её центральная частота будет около 28250 кГц.
Далее настройте диполь из отрезков W1 и W9. Необходимо, чтобы он резонировал на частоте 7010…7020 кГц, при этом автоматически будет получен и резонанс в диапазоне 15 метров на частоте 21150 кГц.
Следующий этап — поиск резонанса в диапазоне 20 метров. Если он не попал на частоту 14150 кГц, откорректируйте длину проводов W4 и W8. Затем найдите резонанс в диапазоне 30 МГц, при необходимости корректируя длину проводов W2 и W11. Учтите, что в диапазоне 30 метров резонанс очень острый. После этого в диапазоне 80 метров автоматически должен получиться резонанс на частоте около 3540 кГц. На этом настройку антенны можно считать законченной.
Изготовлены три описанные антенны. Первая установлена у одного из соавторов статьи на радиостанции UR4LRG, вторая — у Алексея Яковлева (UT5UY), а третья — на коллективной радиостанции Харьковского радиоклуба UR4LZZ. Получено хорошее совпадение результатов моделирования и параметров реальной конструкции. Антенна хорошо выдерживает большую мощность даже в сырую погоду, в том числе при работе в диапазоне 20 метров.
Приложенный к статье файл InvV_80-40-30-20-15-10_ok.maa содержит компьютерную модель антенны. В трапах модели заданы оптимальная, согласно расчётам, ёмкость 50 пФ и индуктивность 2,53 мкГн. В этом случае при резонансе антенны в середине диапазона 30 метров она резонирует и в середине диапазона 80 метров. Однако при изготовлении антенны нам не удалось найти высоковольтные конденсаторы ёмкостью 50 пФ, поэтому в трапы были установлены конденсаторы К15У-1а номиналом 56 пФ, а индуктивность уменьшена. Могут быть применены и конденсаторы ёмкостью 47 пФ.
Файл модели антенны имеется здесь.
Автор: Александр Белоусов, Дмитрий Белоусов (UR4LRG), г. Харьков, Украина
Дата публикации: 02.05.2018
Мнения читателей
- uk8adi / 10.05.2018 — 21:51
У нас на станции республиканского клуба похожая стоит, уж сколько лет!
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:
Аппаратное обеспечение полевого радиолюбителя / Habr
Если в первой публикации мы говорили об общей теории радиолюбительской работы в поле, то сегодня мы поговорим о техническом обеспечении полевых выездов, рассмотрим нашу питающую аппаратуру, аппаратуру связи и конечно антенно-фидерное хозяйство.Энергопитание
В чистом поле или на берегу речки радиолюбителью электроэнергию взять практически неоткуда, приходится привозить ее с собой в том или ином виде. И самое первое что приходит на ум это электрогенератор. Разумеется и мы возим его с собой, у нас это инверторный бензиновый генератор Fubag TI 2600, его мощности в 2300 Вт хватает с лихвой на питание всей нашей аппаратуры, а так же освещения, хватит его в будущем и на питание усилителя, который мы планируем брать в поле со следующего года.
Обычно генератор устанавливается метров за 20-30 от ШЕКа, где-нибудь под берегом речки, что бы сильно не тарахтел и ветерком уносило дымок, генератор в обязательном порядке заземляется для уменьшения помех. Так как большинство радиолюбительских трансиверов имеют напряжение питания 13,8В, то в случае питания от генератора обязательными являются так же сетевые блоки питания, обычно импульсные из за своего малого веса и габаритов, преобразовывающие 230В выдаваемые генератором в постоянные 13,8В необходимые трансиверу. Питание в 13,8В позволяет очень просто напрямую подключать трансиверы к аккумуляторам и борт-сети автомобиля, о чем написано ниже.
Второе по частоте применения, но далеко не по важности, средство это аккумуляторы. Генератор на низкочастотных диапазонах, частично на 40 метрах, но особенно на 80 и 160 начинает шуметь в радиоэфир, это проявляется в назойливом треске. Поэтому на 80 мы обычно работаем от аккумуляторов, предварительно заряженных дома, это обычные свинцовые аккумуляторы на 40-120 Ач, от автомобиля и от базовых сотовых станций, особенно удобны последние, они высокие и плоские, с удобными ручками для переноски и большой емкостью.
Третье, бортовая сеть автомобиля. Применяется этот способ питания обычно при выездах на несколько часов в поле зимой, когда разворачивается легкая однодиапазонная антенна, а работа ведется из салола автомобиля. Двигатель тебя и греет и питает аппаратуру. Маломощный трансивер до 60Вт обычно у меня питается прямо от прикуривателя, тока обеспечиваемого прикуривателем при этом достаточно. Более мощный трансивер на 100Вт уже необходимо подключать кабелем от аккумулятора, потому что токи потребления тут уже порядка 20А.
Нельзя не упомянуть солнечную энергию. К сожалению, в нашей практике мы ее практически не используем. Определенные опыты в этом плане проводились нашим коллегой, несколько солнечных батарей общей площадью порядка 2 квадратных метров (к сожалению точные параметры тока и напряжения а так же тип батарей мне не известны) заряжали днем аккумуляторы, но на сколько мне известно сколько-нибудь серьезно зарядить автомобильный аккумулятор тогда мы не смогли и токами потребления трансивера мы его посадили достаточно быстро. Вообще солнечная зарядка представляется мне довольно интересной темой, но скорее всего не с свинцовыми аккумуляторами. К сожалению проверить это детально на данный момент возможности нет.
Аппаратура связи
Стандартные радиолюбительские трансиверы как правило достаточно габаритны, тяжелы, и в поле мы их обычно не возим. Сейчас в поле мы используем два аппарата, это Yaesu FT-857D и трансивер SW-2013, являющийся разработкой украинского радиолюбителя. Оба эти трансивера способны работать на всех любительских КВ диапазонах, а так же на УКВ диапазоне 2м. Первый выдает мощность до 100Вт и является у нас основным, второй выдает до 60ВТ в зависимости от диапазона.
На этом фото слева внизу можно видеть трансивер SW-2013 и трансивер Yaesu FT-900, который мы тоже как то вывозили для работы в поле.
Чем мне нравится SW-2013 так это своими великолепными характеристиками по чувствительности и динамическому диапазону, при своих весьма малых габаритах и массе.
Ну а трансивер Yaesu FT-857D в представлении вообще не нуждается, это рабочая лошадка, которую знают и любят множество радиолюбителей за его надежность, мощность, габариты и прекрасную эргономику.
Очень бы хотелось попробовать в поле работу на SDR трансиверы, но тут на все влияет финансовая сторона вопроса, хорошие SDR пока довольно не дешевы.
Иногда берем с собой так же измеритель КСВ/мощности. Не сказать что бы он так уж был нужен, ведь все антенны мы перед началом работы проверяем подстраиваем на минимум КСВ, но иногда приятно смотреть на двигающиеся стрелки.
Подключается этот прибор между трансивером и антенной. Его можно видеть на фото выше, там же где и Yaesu FT-857D.
Так же в обязательном порядке в поле с собой берется ноутбук, он нужен для работы цифровыми видами связи а так же для ведения лога. Учитывая, что сейчас большая часть территории накрыта сотовой связью, ноутбук так же подключается к интернету, для доступа на радиолюбительские кластеры.
Обязательным является антенный анализатор, он позволяет перед началом работы проверить и настроить антенны по минимуму КСВ.
У нас в работе постоянно используются разные приборы, это например мой самодельный графический КСВ-метр
А так же антенные анализаторы AA-330 и MFJ-259B
Антенно-фидерное хозяйство
Начнем с фидеров, тут все просто, это обычные коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 50 Ом оконцованные с двух сторон разъемами PL-259 длиной от 10 до 30 метров. Плюс такие же соединительные кабели длиной по 1-2 метра.
Далее идут антенные переключатели, тоже очень простое чисто механическое устройство предназначенное для подключения нескольких (2-3) к одному трансиверу либо для переключения нескольких трансиверов на одну антенну. Его можно увидеть на фото вверху, там где я показывал трансивер SW-2013, синяя коробочка лежащая на столе между трансиверами, там она на два положения, бывают так же на три и более
Ну и наконец самое интересное, антенны. В поле обычно вывозятся антенны трех типов, это вертикалы, диполи, и направленные антенны типа Yagi. Практически все наши антенны мы делаем самостоятельно. Хотя есть в нашем наборе и парочка заводских.
Начнем с вертикалов, самый простой вертикал это удочка длиной 6 метров, по ней вертикально натягивается провод длиной 5,2 метра, второй такой же провод натягивается горизонтально на уровне 1 метр от земли в сторону корреспондента. Получается простейший вертикал на 20 метров с одним противовесом. Используется мной для выездов на пару часов в поле зимой, так как крайне быстро устанавливается и настроенный один раз практически не требует подстройки в дальнейшем. Не смотря на простейшую конструкцию у меня есть на него связи на трассах длиной до 7 тысяч километров.
Выглядит эта антенна вот так
после работы легко сворачивается и увозится до следующего выезда.
Для таких же зимних выездов моим коллегой и напарником RA0JDI используется заводская антенна MFJ-1620T
Про диполи много рассказывать не буду, их мы практически не используем, у нас это две антенны типа Windom фирмы Радиал и самодельный диполь на 80 метровый диапазон.
А теперь самое интересное — направленные антенны. Все наши направленные антенны это разные варианты проволочных антенн. Проволочные антенны хороши тем, что очень компактно сворачиваются, имеют малый вес. Плохи они тем, что для разворачивания элементов требуются жесткие детали либо многочисленные растяжки.
Начнем с двойной вертикальной дельты. Вот ее схема(диапазон 20 метров):
Конструктивно она представляет из себя две вертикально стоящие удочки, на каждой из которых вертикально растянуты треугольники, углы треугольников закреплены растяжками. Данная антенна хороша тем, что из за замкнутой конструкции элементов довойно устойчива к помехам, а так же обеспечивает достаточно низкий подвес относительно земли.
К сожалению хорошего фото этой антенны у меня нет, а то плохонькое что есть смысла выкладывать не вижу, там все и так понятно по схеме.
Далее, антенна типа Hex Beam, в первой своей публикации я назвал ее Spider, это не совсем верное наименование.
Схематично эта антенна выглядит вот так:
Конструктивно это шестигранная пластина основания в которую вставляются 6 удочек расположенных по окружности, все удочки дугой выгибаются вверх с помощью верхних оттяжек, получается перевернутый зонтик, на который уже закрепляются элементы всех шести диапазонов. Сами элементы проволочные изогнутые. А вся конструкция в целом представляет из себя двухэлементную шестидиапазонную антенну на диапазоны 6-10-12-15-17-20 метров.
К сожалению фото процесса ее постройки и детального устройства не сохранились, выкладываю ее фото в работе.
И наконец, наша относительно новая антенна. В работе она первый сезон но показала себя уже отлично. Это трехэлементная проволочная Яги на один диапазон 20 метров с подогнутыми директором и рефлектором и укороченным вибратором с Т-нагрузками по концам. Коэффициент усиления этой антенны выше чем предыдущей и, конечно, не идет ни в какое сравнение с вертикалом и диполем. Антенна эта работает, что называется, как из пушки, ну да оно и не удивительно, практически полноразмерная 3-х элементная яги на 20 это сильно.
Вот ее схема:
А вот так устроен центральный узел этой антенны в моем варианте:
Как видно тут крестовина в которую вставляются четыре удочки. Вытянутые удочки поддерживаются вертикальными оттяжками, а уже на концах и в середине натянуты проволочные элементы. Все это собирается в поле в одиночку за 15-20 минут. После разборки достаточно компактно укладывается. Вот фото всех свернутых элементов:
Сейчас это наша основная дальнобойная антенна на 20 метров.
На этом буду заканчивать обзор наших антенн. За кадром осталось достаточно много всевозможных конструкций, это и Inverted-V и горизонтальная дельта и другие антенны, которые были сделаны, испробованы, но не используются по разным причинам.
Отдельно стоит упомянуть УКВ антенны на 2 метра, но это тема для другого поста, так как тут я хотел рассказать и показать именно о работе на КВ.
