Антенна Фукса. Антенна Длинный провод. Согласование верёвки на КВ. Long Wire. Наклонный Луч. — 2 Апреля 2019
02.04.2019г.
ред. 06.04.2019
После длительных экспериментов с антенной типа Луч (Длинный провод, Long Wire), решил поделиться своими результатами на страницах сайта…
В сети представлен один из вариантов антенны Фукса:
Элементы в левой части схемы: Cv2 и L2 — ни что иное, как «искусственная земля». Разве что, длину отрезка провода я бы взял несколько больше и сделал индикатор настройки, как в промышленном варианте такого устройства, представленного компанией MFJ. Штука полезная, но достаточно дорогая. Помимо подстроечных элементов (высокодобротный контур с большим кол-вом отводов и КПЕ с достаточным зазором между пластинами) в изделии присутствует и индикатор настройки. На самом деле, я не представляю, как можно настроить систему в резонанс без этого индикатора…
Я попробовал однодиапазонный вариант антенны на 80м. Собственно, изначально луч длиной около 40м подвешивался именно с прицелом работы на диапазоне 80м.
Искусственную землю я применяю самодельную, с противовесом 10м, т.е. около 1/8 длины волны… Схема имеет следующий вид:
Значение индуктивности указано для отрезка провода длиною 10м. Ёмкость КПЕ получилась около 77пФ. При длине противовеса 20м, индуктивность была 11мкГн, ёмкость — 88пФ. Суть этой части схемы — подавить ВЧ-токи, затекающие на шасси передатчика. Электрический эквивалент цепочки из индуктивности, ёмкости и провода 10м составляет 1/4 длины волны и выполняет роль настраиваемого четвертьволнового противовеса, способного более тонко настроить систему в резонанс с учётом влияния окружающих предметов в конкретных условиях при различной длине провода…
Обратите внимание, я подключил контур к центральной жиле ВЧ-разъёма, а конденсатор и эквивалент противовеса — на шасси. При обратном подключении (как по ссылкам выше) получить результат без реактивность мне так и не удалось… Конечно, лучше, когда статика может стекать непосредственно на заземление (когда оно есть), в моём же случае, придётся заземлять антенну дополнительно по окончании работы в эфире.
Кстати говоря, самый распространённый вариант антенны Фукса с гальванической развязкой от антенны и катушкой связи тоже не дал какого-либо внятного результата на передачу (наблюдались наводки на бытовую аппаратуру при мощности от 10Вт) и, в конечном итоге, я от него отказался…
А вот и самое интересное — графики антенны с противовесом 10м, полученные с помощью антенного анализатора АА-330М (картинки кликабельны):
Полоса пропускания антенны без реактивности — около 80кГц.
Ниже по частоте у данной конструкции есть ещё одна область резонанса:
КСВ там выше, но область без реактивности заметно шире…
Что касается изготовления согласования полуволновой верёвки, то немногочисленные элементы должны обладать некоторыми свойствами, а именно: контура — добротностью, ёмкости — достаточным зазором.
Ссылка на I/Q-файлы работы данной антенны на приём. Для прослушивания можно использовать программу HDSDR. В качестве приёмника используется трансивер по схеме UT3MK V3.B.
12.04.2019г.
Хочу поделиться идеей переделки ручного тюнера MFJ-941E в «искусственную землю»… Не призываю никого делать из устройства с большей ценой устройство с меньшей ценой, но может оказаться так, что ручной тюнер в данный момент не нужен, а «искусственная земля» как раз будет кстати.
Суть переделки: оставить в цепи только один из КПЕ и переключаемый контур. Для этого достаточно отпаять только один провод от верхнего витка контура, идущего к контакту правого конденсатора (если смотреть на лицевую панель тюнера). Картинки кликабельны.
Схема переделки:
Далее, корпус тюнера соединяем с корпусом радио, а отрезок провода (а-ля противовеса) вставляем в центральный контакт разъема TRANSMITTER.
Переключатель ANTENNA SELECTOR должен быть в положении TUNED>>COAX1 или COAX2. Настройку в резонанс необходимо проверять по индикатору обратной волны на SWR-метре. Отклонение левой стрелки должно быть максимально возможным. Подстройку производить изменением положения переключателя индуктивности и левого КПЕ. Переключатель 30Вт/300Вт ступенчато изменяет чувствительность прибора.
Измерил индуктивность контура при различных положениях переключателя, результаты такие:
А-24,5uH/B-16uH/C-12,8uH/D-10,1uH/E-7,7uH/F-5,5uH/G-3,5uH/H-2,6uH/I-1,8uH/J-1,2uH/K-0,5uH/L-0,2uH.
Емкость конденсаторов: 22…346пФ.
Успехов в настройке!
Антенна «наклонный луч»
- Подробности
- Категория: Радиосвязь
Если дом, в котором проживает радиолюбитель, значительно ниже, чем окружающие дома, построить антенну, показанную на рисунке, трудно. В этом случае можно применить антенну типа «наклонный луч» с длиной от 35 до 200 м. Антенна меньшей длины будет иметь низкий КПД, а более длинная — недостаточную механическую прочность. Питание такой антенны производится без фидера, со стороны конца, у которого расположена радиостанция.
Антенну «наклонный луч» можно использовать и при нахождении радиостанции на верхнем этаже более высокого дома. В этом случае она питается со стороны конца более поднятого над землей. Обязательным атрибутом такой антенны служит заземление. Очень хорошо, если вблизи радиостанции проходит провод контура заземления дома, к которому подключены мачты коллективных телевизионных антенн.
С этим заземлением и необходимо соединить корпус радиостанции. Можно в качестве заземления использовать и водопроводные трубы. Если таких «естественных» источников заземления нет, его придется изготовить самостоятельно. Для этого в землю забивается металлическая труба длиной не менее 3 м. Желательно, чтобы ее нижний конец достиг водоносного слоя земли, в противном случае в сухую погоду придется периодически землю вокруг трубы поливать водой.
В крайнем случае роль заземления может сыграть питающая сеть, подключенная к корпусу трансивера через блокирующие емкости
При длине луча близкой к -£-, -j- или -£- входное сопротивление антенны составит десятки ом, и ее удастся хорошо согласовать с трансивером: максимум показаний прибора РА-1 будет при установке конденсатора С2 в положение, не совпадающее с минимумом его емкости. Если же настройка П-контура происходит при полностью выведенном
В показанном на схеме положении переключателя S1 между антенной и трансивером последовательно включается переменный конденсатор С1 и регулируемая переключателем S2 индуктивность L. В другом положении переключателя S1 конденсатор С1 включается параллельно антенне, a L — между антенной и трансивером. Переключатель
Согласующее устройство для антенны «наклонный луч» на 160 м
Пользуясь согласующим устройством, сначала необходимо установить переключатель S3 в положение измерения КСВ и настроить П-контур трансивера по максимуму показаний прибора. После этого следует подобрать положение органов управления согласующего устройства по минимуму показаний прибора РА-1. И наконец, переведя переключатель
Добавить комментарий
Об антенне «Длинный провод» (Long Wire) или «верёвка» — R3RTambov
Радиолюбители частенько, по разным причинам, используют, в качестве передающей, антенну «длинный провод». Такое её название означает, что длина провода больше, чем длина рабочей волны, и, следовательно, антенна возбуждается на гармониках её собственной длины волны. О свойствах и конструктивных особенностях антенны в виде длинного провода далее.
Сооружение антенны в виде длинного провода достаточно просто и не требует больших затрат, но сама антенна занимает много места, так как пропорционально её длине увеличивается и её эффективность. При соответствующем подборе размеров антенны и фидера антенна может служить в качестве коротковолновой широкодиапазонной антенны.
Необходимая длина антенны в виде длинного провода определяется по формуле
где l — искомая длина, м;
n — число полуволн рабочей волны;
f — рабочая частота, МГц.
Из диаграммы направленности полуволнового вибратора (рис. 1-9) видно, что максимум излучения направлен перпендикулярно оси антенны.
С увеличением длины антенны направление основного лепестка диаграммы направленности все больше и больше приближается к оси антенны. Одновременно увеличивается и интенсивность излучения в направлении основного лепестка. На рис. 2-1 изображены диаграммы направленности антенн, имеющих различную длину.
Заметно, что с увеличением длины антенн появляются боковые лепестки.
Полученная многолепестковость диаграммы направленности не является существенным недостатком таких антенн (длинный провод), так как они всё-таки сохраняют удовлетворительную круговую диаграмму направленности, дающую возможность устанавливать связь почти в любых направлениях. Да и в направлении основного излучения достигается заметное усиление, увеличивающееся вместе с увеличением длины антенны.
Характерной чертой таких антенн, особенно полезной для DX связей, является то, что они имеют небольшие вертикальные углы излучения. На рис. 2-2 приведён график, по которому можно разобраться с теоретическим усилением антенны в децибелах (кривая I), увидеть угол между направлением основного излучения и плоскостью подвеса антенны (кривая III), а также сопротивление излучения антенны, отнесённое к току в пучности (кривая II).
Пример:
Необходимо рассчитать и изготовить антенну для любительского диапазона 20 м. Конкретные местные условия позволят подвесить провод длиной 85 метров в направлении восток — запад.
Нужно определить:
а) необходимую длину провода для 4λ антенны;
б) ожидаемое усиление антенны в направлении максимума основного лепестка;
в) сопротивление излучения и направление максимума основного лепестка.
Длина провода определяется по формуле:
Так как на 4λ антенне может разместиться 8 полуволн, то n = 8. Средняя частота 20-м диапазона 14,1 Мгц.
Таким образом, длина провода составляет 84,57 м.
Из рис. 2-2 находим, что при длине антенны 4λ (точка пересечений с кривой I) следует ожидать усиления антенны в направлении максимума основного лепестка около 3 дб.
Сопротивление излучения при этом 130 ом (кривая II), а угол между направлением основного лепестка диаграммы направленности и плоскостью подвеса антенны (кривая III) равен 26°.
В связи с тем, что антенна подвешена в направлении восток — запад, и это соответствует 270°, то, как видно из рассмотрения на рис. 2-1, основные максимумы диаграммы направленности имеют следующие направления:
270 + 26 = 296°,
270 — 26 = 244°,
90 + 26= 116°,
90 — 26 = 64°.
Определив направления основного излучения, можно по карте мира в конической равноугольной проекции найти те районы, с которыми может быть достигнута наиболее устойчивая связь при использовании рассмотренной здесь антенны.
Диаграммы направленности (рис. 2-1) представляют собой идеализированные теоретические диаграммы и на практике всегда претерпевают некоторые изменения. Например, заметная деформация диаграммы направленности имеет место, когда вибратор возбуждается на одном из его концов, т. е. питание антенны несимметричное. Для наглядности на рис. 2-3 приведена диаграмма направленности 2λ антенны в виде длинного провода в горизонтальной плоскости при симметричном и несимметричном питании. При возбуждении антенны на одном из ее концов (диаграмма изображена штриховой линией) диаграмма направленности также становится несимметричной, причем максимум излучения перемещается в направлении открытого конца антенны, а лепестки излучения, находящиеся в направлении конца антенны, с которого производится возбуждение антенны, ослабляются.
Подобная деформация диаграммы направленности возникает во всех антеннах с несимметричным питанием. Следовательно, антенна в виде длинного провода дает основное излучение в направлении открытого конца. Дальнейшая деформация диаграммы направленности происходит в случае, если антенна либо наклонена по отношению к земле, либо расположена над наклонным участком. Если открытый конец антенны наклонен или же антенна подвешена над наклонной поверхностью (рис. 2-4), то в направлении, указанном на рисунке стрелкой, в любительских коротковолновых диапазонах могут быть установлены дальние связи.
При установлении связей на больших расстояниях особенное значение имеет направление основного лепестка диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости. Как уже упоминалось, для дальних связей особенно благоприятным является «плоское» излучение, т. е. небольшие вертикальные углы излучения. В частности, для каждого из любительских диапазонов наиболее благоприятные средние углы вертикального излучения составляют: 80-м диапазон — 60°; 40-м — 30°; 20-м — 15°; 15-м — 12° и 10-м — 9°.
Антенны в виде длинного провода имеют пологие углы вертикального излучения в случае большой высоты подвеса провода. Например, при высоте подвеса, равной 2λ, вертикальный угол излучения составляет 10°, а при высоте 0,5λ — около 35°. При меньших высотах подвеса антенны уменьшение вертикального угла излучения и, следовательно, увеличение возможности дальних связей может быть достигнуто, как уже отмечалось выше, за счёт наклона вибратора.
Использование антенны «длинный провод» в качестве многодиапазонной
Самая простая из антенн коротковолнового диапазона L-образная антенна. По своему внешнему виду она мало чем отличается от радиовещательных антенн средневолнового диапазона (рис. 2-5). Её общая длина l (до антенного зажима подсоединяемого устройства) должна составлять по меньшей мере λ/2. Эту антенну можно использовать как многодиапазонную, если она рассчитана как полуволновая антенна для диапазона 80 м. В этом случае антенна представляет собой для диапазона 40 м 1λ антенну, для 20 м — 2λ антенну, для 15 м — 3λ антенну и для 10-м диапазона — 4λ антенну.
К сожалению, сказанное выше не совсем верно, когда по формуле:
определяется длина полуволновой антенны для f = 3 500 кГц, то имеем:
Однако, полуволновая антенна для частоты 7 МГц, по той же формуле, должна иметь длину:
Таким образом, полуволновая антенна короче требуемого значения более чем на 1 м.
Из приводимого ниже сравнения видно, что полуволновая антенна, рассчитанная для 3 500 кГц, в случае использования её на высших гармониках расчётной частоты, соответствующих любительским диапазонам, в каждом случае короче необходимого значения.
| Резонансная частота | Длина антенны, м |
|---|---|
| 3 500 (0,5λ) | 40,71 |
| 7 000 (1,0λ) | 41,78 |
| 14 000 (2,0λ) | 42,32 |
| 21 000 (3,0λ) | 42,50 |
| 28 000 (4,0λ) | 42,60 |
Таким образом, когда нормальная L-антенна используется в качестве многодиапазонной, то следует учитывать, что она может быть точно рассчитанной только для одного диапазона, а в остальных диапазонах полное согласование получено быть не может.
На практике длина антенны, равная 42,2 м, является достаточно хорошим компромиссным решением, так как в этом случае резонансная частота антенны расположена в пределах диапазонов 10, 15 и 20 м (f соответственно равна 14 040 кГц, 21 140 кГц, 28 230 кГц), а для диапазона 40 и 80 м такая антенна имеет длину, большую необходимой. Применение рассмотренной антенны в качестве вседиапазонной антенны, конечно, следует понимать, как вспомогательное решение.
Это связано с тем, что в густонаселенных районах вследствие того, что L-образная антенна излучает по всей своей длине, включая подводящий фидер, могут возникнуть сильные помехи радиовещательным и др. приёмникам. Часто предлагаемый способ связи антенны с колебательным контуром оконечного каскада через высоковольтный конденсатор (рис. 2-6) может в лучшем случае уменьшить излучение высших гармоник только у станций небольшой мощности.
В этом смысле целесообразно использовать связь L-образной антенны с колебательным контуром оконечного каскада передатчика через П-контур. С использованием П-контура можно добиться точного резонанса во всех диапазонах, а также подавить паразитные высшие гармоники (рис. 2-7). Такая L-образная антенна с П-образным контуром очень распространена и даёт хорошие результаты при условии, что 80% её общей длины подвешены, как можно выше и дальше от окружающих предметов.
73!Антенна “Газонный луч” – RadioAlert
“Газонный луч” – иной подход к скрытым КВ антеннам
K3MT, апрель 1997
Перевод- “РадиоАлерт”
Условия проживания наводят на вас тоску? Соседи мешают постройке антенной мачты? Нужна по-настоящему простая портативная КВ антенна? Тогда “газонный луч” вам подойдёт! Почти невидимый, лёгкий, умещается в карман, и он действительно работает. На станции K3MT он использовался в разных вариантах установки на протяжении более 10 лет.
Читайте дальше – и слушайте “специалистов”, которые будут утверждать, что такая антенна не может работать. Но она работает. И настоящие специалисты знают, почему.
Эта антенна не превзойдёт яги или полноценный диполь длиной полволны. Ни в приёме, ни в силе излучаемого сигнала. Но она переживёт снегопад, ураган, и почти неуязвима к удару молнии. Она не нуждается в мачте и оттяжках. Она извлекается из кармана, а симметрирующий трансформатор крупнее, чем она сама!
Газонный луч – вкратце.
Что это? Говоря попросту, это запитываемая с конца лучевая антенна, уложенная прямо на траву. Отсюда и название. Оригинальный “газонный луч”, использовавшийся K3MT летом 1988 года, был просто длиною 62.18 метров провода #18 AWG, уложенного вдоль границ участка, как попало в 30-180 сантиметрах над землёй. Этот набросок показывает вид сбоку и сверху на типичную установку. Показаны колышек заземления и необязательный противовес. Используйте или то, или то, оба сразу не нужны.
Такие антенны имеют большое сопротивление, от 150 до 500 Ом над обычной подстилающей поверхностью. Они успешно использовались на обычных почвах к северо-западу от Вашингтона, округ Колумбия, на песчаных почвах на мысе Канаверал, на каменистых сланцевых почвах в горах и в речных низинах Пенсильвании. Одна с большим успехом использовалась в Саутгемптоне на Бермудах.
Отражение и угол Брюстера
// Угол падения, при котором отражённый луч полностью поляризован, называется углом Брюстера. При падении под углом Брюстера отражённый и преломлённый лучи взаимно перпендикулярны. Это явление оптики названо по имени шотландского физика Дэвида Брюстера, открывшего его в 1815 году. //
Ваш внутренний скептик, конечно, сомневается, что настолько низко подвешенные антенны всё же заработают. В конце концов, их проекция в земле тоже излучает и тем самым нейтрализует всё излучение от самой антенны. Верно – если земля идеальная. Но ничего идеального нет! Газонный луч порождает вертикально поляризованное излучение с конца луча. Обширные наблюдения показали, что антенна излучает с конца. Почему это работает?
Когда плоскостная волна отражается от границы земли-воздуха, входящий луч отражается, порождая исходящий луч. Оба они, а также линия, нормальная к пограничной плоскости, образуют _плоскость излучения_. Решения уравнений Максвелла отличаются для случая, когда Е-поле перпендикулярно к этой плоскости (то есть горизонтально поляризовано), и для случая, когда вектор Е-поля находится в пределах плоскости излучения. Последний случай, вероятно, можно называть “вертикальной” поляризацией, хотя технически это не вполне корректно. Электромагнетизм описывает эти явления как нормальное излучение (горизонтальная поляризация) и планарное излучение (вертикальная поляризация).
Для случая нормального излучения отражение почти полное, с поворотом фазы почти на 180 градусов. Таким образом, очень низко расположенные антенны не принимают и не излучают существенных значений горизонтально поляризованного излучения. Но для случая планарного излучения, отражение серьёзно отличается по силе. При определённых углах излучения (угол между исходящим лучом и поверхностью) отражение становится довольно слабым, и имеет 90-градусный сдвиг фазы. Близко к этому углу, сложение прямого и отражённого лучей обладает такой величиной, как если бы антенна находилась в свободном пространстве! Разумеется, под другими углами земное отражение нейтрализует прямое излучение, и антенна в целом излучает плохо.
Коэффициент отражения рассчитывается как отношение электрического поля во входящем луче к электрическому полю в отражённом луче. Он изменяется по значению от единицы (полное отражение без потерь) до нуля (никакого отражения вообще). Это зависит от угла отрыва, частоты, и характеристик почвы (диэлектрической постоянной и проводимости). Ниже приведены графики отражения планарного излучения (вертикальной поляризации) для типичных “хороших” и “плохих” почв.
Обратите внимание, что при значении угла от 10 до 25 градусов земное отражение весьма слабо выражено. Оно также повёрнуто по фазе на 90 градусов относительно исходящего луча. Поэтому излучение газонного луча, с его конца, будет примерно таким же, как если бы он не лежал на земле.
Но излучение под углом 10-25 градусов в направлении на Европу может быть вполне подходящим! И вот что делает газонный луч, он излучает сигнал с потерями, но с меньшими потерями, если мы говорим о дальнем контакте с DX. Чтобы продемонстрировать суть, вот выписка из аппаратного журнала K3MT за октябрь 1988 года на фоне применения газонного луча:
Date GMT CALL his/my RST FREQ Power
27 1554 SM6DYK 579 / 559 28004 80
1601 SM0LBR 569 / 439 21007 100 RAY – STOCKHOLM
2001 W4JBQ 579 / 569 7029 40 JOE – FT WRIGHT, KY
2141 W8LNJ 579 / 459 28015 80 DAVE – DALLAS, TX
28 0227 W8AO 589 / 569 3547 15 BOB – SILVER LAKE, OH
1720 G3RFE 579 / 559 21016 100 TOM – BARROW
1932 G0CBW 569 / 559 14029 50 MEL
1945 VE2FOU 589 / 559 7032 100 ANDRE – IBERVILLE
2026 KB7UX 569 / 539 21040 100 RUSS – CHINO VALLEY, AZ
2100 I2JIN 589 / 559 14022 40 BOB – COMO
2123 G3JVC 569 / 559 14022 40 JOHN – LONDON
29 2105 WA200JXT 599 / 599 28015 80 ND
Неплохо для проводочка, лежащего на земле. Обратите внимание, что связи были проведены на диапазонах 80, 40, 20, 15, и 10 метров. Рапорты не бог весть какие, но связи были установлены, и любительское радио приносило радость. Пять стран за три дня. Самое лучшее заключается в том, что соседи даже не догадывались, что рядом занимается своими делами радиолюбитель.
Запитывание газонного луча.
Поскольку антенна имеет большое сопротивление, понадобился простой трифилярный балун. Этот рисунок показывает, как сделать работоспособный балун:
Обычно я снимаю оболочку с телефонного кабеля для помещений, внутри находится четыре изолированных медных жилы #22, одну убираем, три используем. Намотайте на сердечник около 16 витков, не позволяя проводу перехлёстываться, всё время удерживайте все три проводника параллельными друг другу.
Обратите внимание, что этот “балун” на самом деле согласует несимметричную антенну с несимметричной линией питания. Это просто широкополосный трёхпроводной трансформатор. Соотношения сопротивлений показаны на иллюстрации. В общем, нужно соединить коаксиальный кабель с точками A2/B1 или B2/C1, и антенну с B2/C1 либо C2. Это подключение может меняться от диапазона к диапазону, как обычно и бывает.
Виндом в траве.
Я также писал об антенне виндом. Хотя обычно она закреплена на шесте или дереве, она также работает, будучи расположена в виде газонного луча. Просто положите её на землю. Чтобы данные были под рукой, вот её размеры.
Когда я путешествую, то беру с собой одну такую изолированную жилу #22. Поскольку мне часто приходится разворачивать радиостанцию рядом с гостиничными парковками, и часто после рабочего дня, более длинная жила чёрного цвета, а более короткая красного. Это позволяет мне определить, в какую сторону направлять виндом. Помните, впрочем, что он излучает с длинного конца. Конечно, с другого тоже, но с длинного лучше.
Надеюсь, этот текст пробудил в вас некоторое любопытство. Решитесь попробовать эти лежащие на земле излучатели. Их очень легко сделать, даже балун.
73! K3MT
