10. Укороченный шлейфовый квадрат.

В тех случаях, когда установка полноразмерной волновой рамки затруднена, можно воспользоваться способом согласования антенны, предложенным G5RV (л.10.1). Он заключается в том, что часть антенны (до 30 % длины) можно выполнить в виде открытой линии, применительно к рамочным антеннам (рис.38).

При выполнении 30 % длины в виде открытой линии и высоте подвеса не менее 0,2 длины волны коэффициент усиления рамки и ее диаграмма направленности будут сравнимы с диполем. Настраивают антенну длиной шлейфа.

Такие рамки имеют примерно такие же диаграммы направленности и входное сопротивление, как и их полноразмерные аналоги при таком же размещении. Не исключено, что придется немного подстроить шлейф по лучшему согласованию. Возможно использование и линии в пластиковой изоляции, учитывая при этом соответствующий коэффициент укорочения.

Шлейфы можно разместить в любой точке антенны (рис.39). При использовании нескольких шлейфов они могут занимать до 40 % длины рамки при ухудшении ее работы до параметров диполя. Очень удобно строить квадраты на несколько диапазонов, используя такое шлейфовое построение рамок. Например, имея рамку с периметром 10 метров, с по

Низко натянутый диполь на 27 мгц. Самая простая КВ антенна

Что может быть проще диполя? Наверное, ничего. Это самая простая в изготовлении антенна доступная большинству радиолюбителей. Ее просто рассчитать, просто изготовить, просто настроить и еще проще использовать. Вышло так, что в лаборатории журнала у меня не было никакой антенны где-то год, и вот недавно я решил, что хватит это терпеть!

В этой статье я расскажу, как рассчитать, из чего и как изготовить простую дипольную антенну на 27 МГц. Покажу весь ход построения антенны, от идеи до законченного изделия. Антенна проектировалась с расчетом на долгую не обслуживаемую эксплуатацию и поэтому вниманию защиты от пагубного воздействия атмосферы было уделено много внимания. Кроме того правильный диполь должен обязательно запитываться через балун. Что это такое и с чем его едят, читайте ниже.

Техническое задание

Условия, в которых предполагается использовать антенну, не самые благоприятные. Крыша двухэтажного здания. Не доминантная высота. Вокруг высотных зданий не много, но они есть. Мягкая кровля. В маневре мы ограничены с той точки зрения, что самовольно попадать на крышу проблематично, закрепить антенны выше уровня крыши тоже достаточно сложно, для этого нет никаких конструкций, а новые городить никто не даст. Единственно, разрешили вбить в стену крюк над окном, и на том спасибо. В общем, рассчитывать на великую дальнобойность подобной антенны не приходится, просто даже исходя из условий размещения.
Кроме того, антенна не должна никому мешать эксплуатировать кровлю. На крышу частенько заходят всяческие организации, следящие за состоянием кровли и кондиционеров и прочего оборудования. Короче, условия – отстой, но антенну все равно хочется. Поэтому был выбран самый простой вариант – диполь.

Что такое диполь

Диполь – симметричный вибратор, простейшая и наиболее распространённая на практике антенна. В самом простом варианте представляет собой прямолинейный проводник длиной в половину длины волны и питаемый в середине от генератора токами высокой частоты.
Иными словами, это два одинаковых куска провода растянутые в пространстве последовательно, друг за другом. Но в центре этой конструкции, точке их соединения к ним подключается кабель, по которому сигнал будет идти от диполя в трансивер и от трансивера в диполь. Все просто. Диполь может быть как вертикальный, так и горизонтальный. При этом поляризация волн принимаемых и излучаемых такой антенной будет меняться сообразно ориентации диполя. Вертикальный диполь – вертикальная поляризация (целесообразно использовать для местных связей), горизонтальный диполь (целесообразно использовать для дальних связей). Диполь, натянутый под углом, имеет обе составляющие.

Проект и расчет

Прежде чем брать в руки инструменты и начинать что-то делать не плохо бы посчитать какого же размера нам нужен диполь, кроме того, это поможет нам рассчитать количество провода который мы будем использовать для лучей диполя.
Надо понимать, что действительная (геометрическая) длина диполя несколько меньше чем рассчитанная формуле. Это связано с тем, что на концах антенны возникает емкостный ток, который эквивалентен увеличению ее длины. Необходимую длину диполя, с учетом соответствующего коэффициента укорочения можно посчитать по всяким умным формулам, которые я приводить не буду, а можно воспользоваться более технологичными средствами и привлечь к нашему творчеству программу моделировщик MMANA. И если Вы, будучи радиолюбителем ее, по какой-то причине все еще не освоили, настоятельно рекомендую это сделать. Для проектирования и расчета простых антенн, это совершенно незаменимый инструмент.

Итак, наш проект выглядит следующим образом. Антенна диполь. Верхняя точка подвеса на высоте 3м, центр на 2,5м, нижняя точка на 2м. Не густо, с учетом того, что КСВ и параметры работы антенны дипольного типа в целом довольно сильно зависят от высоты подвеса, но выбирать особенно не из чего. Длина плеч антенны примерно 2,57м, диаметр провода 2мм (R=1мм).

Вбиваем эти данные в моделировщик и получаем следующее.

Считаем параметры для частоты 27.200МГц. Центральная частота центральной сетки.

Похоже на правду, с учетом того, что диполь в свободном пространстве имеет сопротивление около 75Ом, что соответствует КСВ=1,5. Меня это вполне устраивает.

КСВ, а также активная и реактивная составляющая импеданса. Параметры для нашей антенны вполне подходящие.

Диаграмма направленности. Антенна при данном размещении будет по большей части зенитного излучения. Это следствие низкого подвеса, но тут уж ничего не поделаешь.

Питать антенну мы будем не просто через коаксиальный кабель, а через балансировочное устройство (балун). Балун это симметрирующий трансформатор. Называется так из-за использования в названии сокращенных англицизмов. Balanced-Unbalanced. Или BalUn. (БалУн). Он необходим для питания симметричной антенны. Диполь как раз антенна симметричная, а питаться она будет не симметричной линией, коей как раз является коаксиальный кабель. Но о балуне чуть ниже. Итак, примерно прикинув, что нас ждет, можно приступать к изготовлению.

Конструктив

Для ленивых, и тех, кто хочет просто попробовать сделать такую антенну, есть вариант проще. Сразу приведу картинку позаимствованную у EU4DGC. Отдельно комментировать не буду, на ней и так все понятно. Повторите и оно заработает.

Но так как надежность конструкции у меня стояла не на последнем месте, я решил подойти к делу более основательно.
Для изготовления диполя нам в первую очередь потребуется сделать заготовку для антенны дипольного типа. Эта штука необходима для полноценной реализации балуна. Вы, конечно, можете купить готовый балун, но, на мой взгляд, сделать его своими руками проще, дешевле и интереснее.

Для конструирования нам потребуется.
1. Сантехническая пластиковая муфта диаметром 50-55мм. Продается в сантехнических магазинах.
2. Сантехнические заглушки того же диаметра. Продаются там же.
3. Разъем типа SO-239
4. Винт-кольцо 3 штуки (М6).
5. 6 шайб и 3 гайки.

Начинаем подготовку. Сверлим отверстия в крышках-заглушках и муфте.

В муфте одной из заглушек диаметром 6мм, для крепления, и 16мм в другой, для разъема. Сверлим отверстия под креплениями и для вывода проводов которыми будем питать лучи антенны.

Монтируем крепления. В собранном виде конструкция выглядит вот так.

Теперь приступаем к изготовлению балуна.

Балун

Как я уже писал выше, балун это симетрирующее устройство позволяющее избавиться от антенного эффекта фидера. Если этого не сделать, наш кабель снижения станет полноправной частью антенны и при приеме будет работать как часть антенны, собирать сигналы, помехи и шум, а при передаче излучать. Нам это совершенно не нужно, поэтому мы изготовим балансирующее устройство на ферритовом кольце. Как мы помним, сопротивление диполя у нас около 75Ом, это значит, что для правильного согласования антенны, наш балун не должен трансформировать сопротивления, а должен просто передавать сигнал 1 к 1. Самый простой вариант балуна представлен на рисунке ниже. Он выполнен на ферритовом кольце трифилярной обмоткой.

Для изготовления такого балуна нам потребуется ферритовое кольцо, у меня нашлось с проницаемостью 600, кусок провода сечением 0,5-1мм., в закромах нашелся кусок МГТФ сечением 1мм и длиной 2,5м.

Складываем провод втрое и начинаем наматывать на кольцо. В итоге у нас должно получиться нечто вроде этого.

Фиксируем обмотку на кольце при помощи хомутов или изоленты и начинаем соединять обмотки в нужной последовательности. Готовый вариант.

Монтируем балун в нашу заготовку. И припаиваем разъем.

Собираем все вместе и в итоге у нас должна получиться вот такая конструкция.2. Отмеряем по 3 метра, не смотря на то, что MMANA нам посчитала 2,57м, лучше взять с запасом и потом отрезать лишнее, чем судорожно соображать, как нарастить недостающее. Плюс, часть провода пойдет на крепление лучей к балуну и оттяжкам. Прикручиваем лучи к ушкам балуна и подсоединяем выводы нашего балуна к лучам.

После этого все хорошо пропаиваем. Собственно, сама антенна готова.

Осталось придумать из чего сделать оттяжки. Лично я для этих целей предпочитаю использовать обычный паракорд. Он крепкий, надежный и не особенно вытягивается под нагрузкой.

Пришла пора лезть на крышу и устанавливать антенну. Весь процесс выкладывать не буду, но по основным пунктам пройдусь.

Верхняя точка крепления антенны. В стену вкручен анкер-крюк.

Сама антенна и кабель снижения. Кабель – обычный RG-58 C/U длиной от точки запитки до радиостанции примерно 15м. Длина кабеля на настройку антенны не влияет.

Настройка антенны

Поскольку диполь — антенна симметричная, длина плеч антенны должна быть одинаковой! Начинать я рекомендую с той длины которая нам выдала MMANA, как правило, начав с этого можно с высокой вероятностью попасть именно туда, куда нам нужно. Отрезать полотно антенны не нужно, достаточно просто загнуть лишнюю часть параллельно полотну антенны и примотать изолентой или зафиксировать кабельной стяжкой. Возможно, для точной настройки придется несколько раз снимать и опять натягивать антенну, подгоняя длину плеч под нужную Вам частоту.
Вот что в итоге получилось у меня.

По КСВ=3 диполь имеет полосу почти 5МГц, по КСВ=2 почти 2,5МГц.

Активная и реактивная составляющие.

На мой взгляд, все не плохо.

Итог

В итоге получилась достаточно универсальная, а самое главное простая антенна на Си-Би диапазон. Расположенная в моем случае не самым лучшим образом, но, тем не менее, вполне себе работоспособная. Принимающая и передающая пусть и не так как вертикал длиной 5/8, но, на мой взгляд, это сильно лучше, чем вообще ничего. Собирается эта конструкция при наличии всех необходимых частей за час-полтора, очень быстро. Эта антенна висит за окном всего несколько дней, тестирование продолжается, пока результат меня вполне устраивает, если будут какие-то дополнения, обязательно про них напишу. Ну, или если кто-то решится повторить мой подвиг, был бы рад свежим мнениям и комментариям.

Важнейшей частью любой радиостанции является . От ее эффективной работы, высоты установки, размеров, диаграммы направленности в вертикальной плоскости и других сопутствующих факторов успех корреспондента в проведении радиосвязи. Си-Би связью пользуются в основном начинающие радиолюбители и корреспонденты, осуществляющие связь на канале 27 МГц, что предполагает относительно небольшие расстояния. Однако, учитывая ограниченные возможности по установке высококачественных антенн в городских условиях, корреспондентам приходится выбирать из того, что есть.

При небольшой высоте установки антенны (меньше 0,5 длины волны) диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости искажается и большая часть энергии радиоволн излучается под большим углом к горизонту. Для связи на больших расстояниях, при прочих равных условиях, горизонтальное направление антенны особенно важно, но при таком расположении ее КПД малоэффективен. Отсюда вывод: антенну надо устанавливать как можно выше над ближайшей к ней проводящей поверхностью, например крыши. Если, скажем, установить антенну над просмоленной, но не покрытой металлом крышей деревянного дома, ближайшей проводящей поверхностью будет считаться земля. А если крыша или дом железобетонные или построены с использованием металла, проводящей поверхностью будет крыша дома.

При изменении проводимости поверхности, например при большой влажности деревянной крыши дома после обильных осадков, эффективность работы такой антенны соответственно ухудшается.

Если хотя бы один из корреспондентов находится за городом (имеет собственный участок), можно использовать простую антенну-диполь, которая, в зависимости от мощности передатчика-трансивера, позволит осуществлять связь на канале 27 МГц до 50 км. Конструкцию антенны можно считать классической и не требующей детального описания. Поэтому имеет смысл остановиться только на некоторых практически важных моментах и на результатах ее применения, которые превосходят все ожидания.

По всем своим параметрам данная имеет право на существование, тем более что по затратам на установку она «вне конкуренции». С помощью таких антенн можно вести качественный радиообмен на каналах 26…28 МГц между двумя корреспондентами в сельской местности или в режиме «пригород — город». Это означает неограниченные возможности связи для удаленно расположенных радиолюбителей, причем реализация этих возможностей не потребует существенных материальных затрат — по существу сделана из подручных материалов.

Конструкция антенны

Состоит из диполя (1) и отражателя (2). Общая длина диполя выбрана 5.24 м, соответственно по 2.62 м на каждое плечо (Рис. 2.1).

Рис. 2.1. Конструкция антенны-диполя

Соединительный провод (3). Кабель РК-75 с волновым сопротивлением 75 Ом. Имеет общую длину до трансивера 12 м. По возможности длина должна быть минимальной.

Диполь. Выполнен из армейской проволоки «полевка», с которой снята изоляция. Места соединения диполя и кабеля пропаиваются. Концы диполя (4) и (5) привязываются обыкновенной рыболовной леской, (например, диаметром 2 мм) к стволам деревьев так, что леска служит изолятором. Длина отрезков лески, закрепленных на стволах и на концах отражателя, одинакова — 15…20 см.

Отражатель (2). Выполнен в виде буквы V (Рис. 2.1) из армейской проволоки «полевка», с которой снята изоляция. Его общая длина составляет 5.34 м, т.е. на 10 см больше, чем длина диполя. Отвод к заземлению от середины.

Высота натяжения диполя и отражателя над землей — 3.8 м (насколько позволяет высота деревьев). По принципу действия направленная, поэтому расположение диполя относительно деревьев выбирается так, чтобы он был обращен по направлению к городу (второму корреспонденту). Соответственно отражатель оказывается с диаметрально противоположной стороны (под углом с противоположной стороны от другого корреспондента).

Диполь и отражатель должны находиться в натянутом положении (в струну), поэтому основные крепления (стволы) должны быть надежными. Если нет деревьев на подходящем расстоянии друг от друга, можно в качестве стволов использовать другие вертикальные предметы — штанги.

Эксперимент проводился в июне 2005 г. в Северо-Западном регионе РФ. В качестве первого корреспондента выступал 12-этажный дом в черте Санкт-Петербурга. На крыше была установлена вертикальная -вибратор «1/2», штырь длиной 5.3 м, четыре противовеса; длина мачты составляла 2.8 м. В качестве приемопередающего устройства использовался «Alan 9001» с внешним усилителем мощностью 50 Вт.

Вторым корреспондентом был поселок Лемболово, расположенный в 44 км от черты города. Передающее устройство представляло собой автомобильный «President George» (выходная мощность 15 Вт, SSB-21 Вт), а связь осуществлялась по каналу 16сЕ по европейской сетке.

Применение направленной антенны-диполя в сочетании с другими, в том числе географическими, факторами местности позволило «загородному» корреспонденту отказаться от дополнительного усилителя мощности.

Безопасность работ по установке антенн

Работа на высоте нескольких метров от земли может быть чреватой травмами, поэтому и установка антенны, и натяжение диполя должны выполняться вдвоем или с участием нескольких человек, чтобы обеспечить должную страховку.

Нельзя заниматься установкой антенны в сырую погоду, при грозоопасной обстановке, сильном ветре, а также в темное время суток. Если задуматься, то все эти простые требования логичны и по сути дела призваны обеспечить безопасность и по возможности оптимальную установку антенны.

Нельзя натягивать антенны и их элементы, а также токопроводящие растяжки над проводами электрической осветительной сети 220 В и радиотрансляционной сети, а также над другими теле- и радиокоммуникациями. Случайный обрыв антенны и ее элементов может привести к их падению на провода других коммуникаций, что чревато коротким замыканием и воздействием на провода антенны, фидер и высокого напряжения. Кроме того, как уже отмечалось, согласно общему правилу для достижения максимальной эффективности антенны не располагаются близко к проводящим поверхностям.

Мощность Си-Би-передатчиков относительно невелика, однако на концах диполя и резонирующих элементах возможно напряжение ВЧ в сотни вольт. Это опасно и может привести к ожогам при прикосновении. В данном случае мера предосторожности предельна проста — при работе трансивера на передачу не следует подходить к антенне на расстояние ближе 1 м.

При установке антенны необходимо позаботиться о грозозащите. Это позволит спасти при грозовом разряде, хотя в грозу редко кто пользуется Си-Би-связью: во-первых, неэффективно, во-вторых, опасно. Опасность поражения приемопередающих узлов существует не только при прямом попадании молнии, но и при накоплении заряда статического электричества, который может возникнуть даже при сухой погоде и сильном ветре. В качестве заземления в рассматриваемых условиях используется металлический штырь (труба), забитый в землю до влажного слоя.

Си — Би радиостанции часто используются на даче и в полевых условий. Более того, иногдаСи — Би радиостанция только для того и приобретается, чтобы обеспечить связь с дачей, с местом рыбалки или в туристическом походе Поскольку физические размеры Си -Би антенн диапазона 27-МГц относительно невелики, то, как правило, на даче и в полевых условиях нет проблем с установкой полноразмерной антенны.

Основной критерий, на который в этом случае необходимо ориентироваться, является удобство установки антенны, и те цели, для которых антенна будет предназначена. А теперь перейдем к рассмотрению практических конструкций этих антенн.

Простая дачная четвертьволновая вертикальная Си-Би антенна диапазона 27-МГц. На мой взгляд, оптимальной антенной, которую можно установить на даче, является четвертьволновая вертикальная. Такая антенна имеет множество преимуществ перед другими типами.

Она излучает радиоволны, имеющие в основном вертикальную поляризацию, что оптимально подходит для связи с автомобильными и переносными радиостанциями Си — Би диапазона 27-МГц.

Диаграмма направленности вертикальной штыревой антенны по вертикальной поляризации круговая, поэтому она сможет обеспечить радиосвязь по всем направлениям, что часто от нее требуется. Например, Обеспечить радиосвязь с городом, с трассой, по которой подъезжает машина к даче, с местом рыбалки или охоты.

Рис. 1 показывает схему четвертьволновой вертикальной антенны Си — Би диапазона. Рассмотрим более подробно конструкцию этой антенны. Она состоит из штыря электрической длиной лямбда/4, подключенного к центральной жиле коаксиального кабеля, и четырех противовесов. Штырь может быть диаметром 5-40 мм, точная длина для нескольких диаметров штыря указана на этом рисунке.

Для его изготовления удобно использовать алюминиевую или медную трубку. Например, две лыжные палки, которые имеют между собой надежный электрический контакт, отлично работают медные водопроводные трубы, которые в последнее время появились в продаже.

Рис.1. Конструкция антенны 27МГц.

Противовесы могут быть расположены к штырю антенны под углом от 90 до 140 градусов. В зависимости от того, под каким углом к антенне расположены противовесы, зависит входное сопротивление антенны.

Четвертьволновая штыревая антенна, установленная на высоте не менее 0,ЗЛ относительно поверхности земли и снабженная четырьмя четвертьволновыми противовесами, имеет входное сопротивление около 20-Ом при расположении противовесов под углом 90 градусов к антенне. Сопротивление антенны увеличивается до 40-Ом при расположении противовесов под углом 120 градусов к антенне, и до 50-Ом при расположении противовесов под углом 135 градусов к антенне (см. Л.1).

Конечно, предпочтительнее использовать противовесы, расположенные под углом 135 градусов к штырю антенны, в этом случае антенна имеет входное сопротивление 50 Ом, что оптимально согласуется с коаксиальным кабелем волновым сопротивлением 50 Ом.

Увеличение высоты установки антенны незначительно влияет на характер входного сопротивления антенны. Уменьшение высоты установки антенны вызывает увеличение входного сопротивления.

Это происходит из-за поглощения реактивного поля существующего возле антенны реальной землей- В результате этого энергия передатчика тратится на обогрев земли и не используется для радиосвязи. Следует избегать низкой установки вертикальной антенны, в противном случае, чтобы сохранить эффективность работы, количество противовесов антенны должно быть увеличено до нескольких десятков (Л.2).

На конце коаксиального кабеля желательно установить высокочастотный дроссель (его еще называют запирающий дроссель), который будет препятствовать затеканию высокочастотного тока на внешнюю оболочку кабеля. Это может быть, если, по каким то причинам, сопротивление внешней оболочки коаксиального кабеля будет сравнимо с сопротивлением противовесов.

В этом случае внешняя оболочка кабеля будет служить излучающей частью антенны, что приведет к увеличению уровня помех при работе антенны на передачу и потерях высокочастотной энергии в предметах окружающих коаксиальный кабель. Наиболее простая конструкция запирающего дросселя это 10-30 ферритовых колец, туго надетых на конце коаксиального кабеля, проницаемость колец не имеет значения.

Вместо ферритовых колец можно использовать ферритовые трубки, которые устанавливают на шнурах мониторов компьютеров. При установке ферритовых колец на коаксиальный кабель, сопротивление участка, на котором установлены кольца, для высокочастотных токов значительно увеличивается, в результате чего высокочастотный ток из коаксиального кабеля будет поступать в элементы антенны, а не на внешнюю оболочку коаксиального кабеля.

Рис. 2 показывает график входного сопротивления антенны, показанной на рис. 1. Рис. 3 показывает КСВ этой антенны по отношению к коаксиальному кабелю волновым сопротивлением 50 Ом, а рис. 4 показывает диаграмму направленности этой антенны по вертикальной поляризации.

Программа MMANA показывает диаграмму направленности антенны в горизонтальной плоскости как сечение объемной диаграммы плоскостями Х-Y по углу максимального излучения. В вертикальной плоскости диаграмма направленности антенны представляет собой сечение плоскостью X- Z ее объемной диаграммы направленности.

На рис. 1, где изображена вертикальная антенна, показано расположение этих плоскостей сечения. При расчетах было принято, что эта антенна расположена на высоте 3 метра над реальной землей (проводимость равна 5 мСм/м, диэлектрическая проницаемость е = 13). Эти графики были рассчитаны при помощи программы MMANA (см. Л.2).

Во всех случаях расчета предполагалось, что диаметр штыря равен 20мм,диаметр противовесов равен 4мм, и антенна выполнена из меди.

Табл. 1 показывает длину штыря вертикальной антенны, установленной на высоте 3 метра над реальной землей, и снабженной четырьмя противовесами длиной 270 см, расположенных под углом 135 градусов к штырю антенны, при которой она имеет резонанс на частоте 27-МГц.

Обратите внимание, что изменение высоты установки антенны, количества противовесов, их угла наклона ведет к изменению резонансной частоты антенны. Резонансная частота антенны понизится, если использовать штырь или противовесы в пластиковой изоляции (см. Л.1).

На резонансную частоту антенна может быть настроена при помощи удлинения/укорочения штыря антенны (некоторые способы удлинения/укорочения штыря антенны приведены в Л.2), а также противовесов антенны. Подгонку входного сопротивления антенны можно осуществить при помощи изменения угла наклона противовесов относительно штыря антенны.

Как видно из рис. 3, при КСВ в коаксиальном кабеле волновым сопротивлением 50-Ом

Дальнейшее увеличение диаметра штыря приводит к расширению полосы пропускания антенны, а уменьшение диаметра штыря приводит к сужению полосы пропускания антенны.

Рис.4. Диаграмма направленности самодельной антенны 27МГц по вертикальной поляризации.

Рис. 5 показывает зависимость полосы пропускания описанной выше антенны (штырь длиной соответственно табл. 1, 4 противовеса диаметром 4 мм расположенных к штырю под углом 135 градусов, высота установки над реальной землей 3 метра) для значения КСВ в коаксиальном кабеле равном 1,5:1 и 2:1.

Как видно из этого рисунка, даже «тонкая» антенна, имеющая вибратор толщиной 5 мм, вполне обеспечит приемлемую работу на Си — Би диапазоне 27-МГц, особенно, если ориентироваться по КСВ в коаксиальном кабеле антенны равном 2:1, а именно это значение КСВ вполне выдерживает 99% коммерческих Си — Би трансиверов.

Вполне возможно изготовление вертикальной антенны, имеющей штырь, состоящий из вибраторов разной толщины, например, из лыжной палки диаметром 16 мм и длиной 1,5 метра и куска провода от силовой линии электропередачи толщиной 4-6 мм и примерной длиной 1,2 метра. Программа MMANA позволяет рассчитывать параметры таких, так называемых, «таперированных», антенн.

Английское слово (в данном случае, будет вернее сказать американское) “tap» здесь можно перевести как «часть антенны другого диаметра». В случае такой комбинированной антенны необходимо использовать конструкцию, обеспечивающую надежный электрический контакт между секциями. Например, в этом случае вибратор меньшего диаметра вклепывается в вибратор большего диаметра, вибратор меньшего диаметра туго прикручивается к вибратору большего диаметра, или же используется переходная вставка между вибраторами разных диаметров.

Для установки штыревой вертикальной антенны можно использовать естественные или искусственные возвышения. Например, в качестве мачты можно использовать сухое дерево или конек крыши.

Рис.6. Установка самодельной антенны 27МГц на коньке крыше.

При установке антенны на коньке крыши обратите внимание на то, что бы под антенной не было поглощающих высокочастотную энергию предметов. Установка антенны на коньке крыши дачи показана на рис. 6.

Для крепления штыря антенны в качестве самодельного опорного изолятора может быть использована прочная сухая деревянная палка, желательно дубовая, которую перед этим необходимо проварить в парафине. Это придаст этому суррогатному опорному изолятору электрическую прочность, нечувствительность к влаге и защитит от гниения. К деревянной палке антенна прикрепляется двумя длинными винтами, в крайнем случае, просто прикручивается толстым проводом.

Вместо деревянной палки можно с успехом использовать отрезки пластиковых водопроводных труб или пластиковую лыжную палку. Вместо этих суррогатных опорных изоляторов вполне можно использовать коммерческие опорные изоляторы, или опорные изоляторы, используемые для установки УКВ антенн служебной связи. Опорные изоляторы от старых списанных УКВ антенн можно недорого приобрести на радиорынке.

Обратите серьезное внимание на высоту установки антенны. Минимально допустимой высотой для Си — Би диапазона можно считать 0,25*лямбда, или, 2,75 метра. При этом высота отсчитывается от основания антенны.

При уменьшении высоты установки антенны земля начинает поглощать высокочастотную энергию, которая при работе антенны создается вокруг противовесов и под основанием антенны. На практике это выразится в падении усиления антенны и в уменьшении излучения под малыми углами к горизонту, что как раз и требуется как для низовой (местной) так и для дальней связи на Си-Би. Противовесы антенны уже не будут иметь резонанса на диапа-зоне 27-МГц, и антенну необходимо будет настраивать только при помощи изменения длины вибратора.

Устранить эффект потери усиления антенны и увеличить излучение под нижними углами к горизонту можно при помощи увеличения числа противовесов, причем для того, чтобы антенна работала достаточно эффективно, число ее противовесов может исчисляться десятками (подробнее о количестве противовесов антенны, находящейся на земле, можно прочитать в Л.2). Однако, по моему мнению, на диапазоне 27-МГц проще использовать поднятую штыревую антенну с 2-4 противовесами, чем устанавливать десятки нерезонансных противовесов вокруг антенны стоящей на земле.

Для питания четвертьволновой вертикальной антенны, показанной на рис. 1, необходим коаксиальный кабель волновым сопро тивлением 50-Ом. Желательно, что бы электрическая длина этого кабеля была кратна поло-вине длины волны Си-Би диапазона 27-МГц, это сразу избавит от многих проблем, возникающих при настройке и работы антенны.

Как уже указывалось ранее, входное сопротивление четвертьволновой вертикальной антенны зависит от многих факторов, и на практике оно для радиолюбительской вертикальной четвертьволновой антенны, установленной на коньке крыши, может находиться в пределах 30-70-Ом. Использование для питания антенны полуволнового отрезка коаксиального кабеля позволит «доставить» входное сопротивление антенны без ненужной трансформации прямо к выходному каскаду трансивера, что, в общем случае, несколько повысит эффективность работы этой антенно-фидерной системы.

Для кабеля с полиэтиленовой изоляцией длина полуволнового отрезка составит 3,63 метра, а для кабеля с фторопластовой изоляцией 4,4 метра. Необходимо обратить серьезное внимание на защиту раскрыва коаксиального кабеля от атмосферных воздействий. Наиболее просто защиту можно осуществить при помощи быстро твердеющей автомобильной эпоксидной замазки.

Более подробно о вертикальных антеннах можно прочитать в Л.З и Л.4.

Установленная в сельской местности высоко над землей штыревая антенна, даже небольших размеров предназначенная для на Си-Би диапазоне 27-МГц, нуждается в защите от атмосферного электричества. В противном случае может быть поврежден трансивер, подключенный к этой антенне, а оператор может получить электрический удар. Некоторые методы защиты антенн от атмосферного электричества описаны в Л.2 и Л.З.

Григоров И.Н. Рк2005, 2.

Литература:

1. Григоров И.Н. Антенны. Городские конструкции. — М.: ИП РадиоСофт, 2003.
2. Григоров И.Н. Антенны.Настройка и согласование. — М.: ИП РадиоСофт, 2002.
3. Григоров И.Н. Практические конструкции антенн. -М..ДМК, 2000.
4. The ARRL Antenna Book. 20-Edinion: published by ARRL, USA, 2003.

Диполь. Самая простая антенна.

Последнее время все чаще слышу от своих начинающих коллег о возникающих трудностях в постройке той или иной антенны. Они замахиваются на антенны сложные для постройки для начального уровня знаний.

Я сам был в их «шкуре» и примерно также мыслил и действовал, но все же вернулся к наиболее простой в изготовлении и настройке антенне «Полуволновой диполь» В этой статье я опишу самый простой и не затратный способ постройки антенны полуволновой диполь и ее настройки. И так что бы не в даваться в формулы, воспользуемся онлайн расчетом. Ниже представлены размеры для диапазона 40 м.

И так берем медный антенный канатик или электрический провод (например сечением 2 квадрата) и режем плечи по 10 м. Я не буду здесь вдаваться в споры, какой материал лучше для изготовления антенны. Наверное лучший материал это тот который есть под руками или достался бесплатно (шутка). Надо заметить что электрическая длина антенны несколько отличается от физической длинны из расчета.

Ниже показан пример как можно легко изготовить диполь

После того как нарезаны элементы, изготовлен центральный изолятор и изолятор на концы полотен. Можно подвесить диполь в пространстве. Рекомендуемая высота подвеса не ниже 1/4 длинный волны для выбранного диапазона. Лучше конечно как можно выше, но если высота подвеса будет ниже 1/4 тоже не страшно, просто антенна будет работать не так эффективно. Т.к будет вносится реактивная составляющая. Но об этом позже.

Диполь изготовлен, подвешен, подключен к трансиверу. Все можно работать?
В принципе да. Но нам не известно значение КСВ и лежит ли резонанс антенны в необходимом участке частот. Поэтому работа на такую антенну будет мало эффективна.
Значит нам надо настроить антенну. Для этого можно воспользоваться КСВ метром или Антенным анализатором. КСВ метр показывает нам степень согласованности антенны с трансивером. Значение хорошо настроенной антенны должно стремится к 1, но вполне приемлемо проводить связи на антеннах с КСВ до 3. Антенный анализатор же показывает нам несколько большие параметры — это КСВ, активное и реактивное сопротивление антенны. Все эти показатели имеют большое значение, но на начальном этапе не так важны.

Так выглядит КСВ метр (ну как минимум один из миллиона вариантов)

Ну а так Антенный анализатор

К сожалению не каждый радиолюбитель может позволить купить себе антенный анализатор, а вот КСВ метр вполне по карману.

Приступим к настройке антенны. Подключим КСВ метр между трансивером и антенной. И измерим значение КСВ в начале, середине и конце участка необходимого диапазона. В идеале должно получится значение 1 во всем участке, но это в идеале. А в реальности диполь имеет волновое сопротивление 75 ом, по этому мы получим значение минимум 1,5. Но это не должно пугать т.к. напомню, что можно работать с КСВ до 3-х. Далее хороший уровень КСВ скорее всего будет лежать ниже по частоте, т.к. помните я говорил, что физическая и электрическая длинна у антенны различаются. По этому необходимо либо укоротить, либо удлинить антенну. Главное запомнить несколько правил при настройке антенны:

• Укорочение производить не отрезанием лишнего куска, а изгибом к основному полотну плеча (справедливо для проволочных антенн)
• Если промежуток часто с хорошим КСВ лежит ниже по частоте, то антенну необходимо укоротить, если выше, то удлиннить
• И самое главное. Лучшее- враг хорошего. Хотя нет придела совершенству.

И так после нескольких замеров, приходим к выводу, что физическая длинна антенны несколько больше, т.к. полоса частот с хорошим КСВ лежит в диапазоне 6900-7000 мгц. Можно конечно сразу укоротить полотна антенны, но для этого необходимо знать коэффициент укорочения провода (материала из которого изготовлены полотна антенны). Поэтому необходимо несколько раз (как минимум 2) укоротить плечи диполя на одинаковое небольшое расстояние, что бы определить на сколько кГц смещается частота. И уже потом учитывая эту зависимость укоротить плечи диполя до нужной длинны.

Вот и все. Самый простой способ изготовления и настройки антенны полуволновой диполь. Конечно я не учитывал реактивную составляющую при настройке антенны, но ведь я рассматривал самый простой способ. Можно приступать к работе в эфире.

Всем удачи и традиционное 73.

Диапазон гражданской связи 27 МГц дал возможность выйти в эфир многим тысячам радиолюбителей. Но рано или поздно перед владельцем такой радиостанции становится вопрос об увеличении дальности связи. Это может быть необходимо для связи с удаленным объектом, к примеру, дачей, местом отдыха или со знакомыми владельцами радиостанций на 27 МГц, проживающими на значительном удалении.

Возможно, Вы увлечетесь и дальней связью на 27 МГц, и коллекционированием QSL. В мире сотни тысяч людей увлекаются этим, и QSL-карточки СВ-станций, на мой взгляд, гораздо красивее карточек коротковолновиков.

Во всяком случае, проведение дальней связи с той штыревой антенной, которая прилагается к радиостанции, невозможно. Необходимо иметь эффективную наружную антенну. Но антенну необходимо еще соответствующим образом присоединить к передатчику.

Большинство импортных передатчиков СВ-связи имеет байонетный антенный разъем, что позволяет отсоединить штыревую антенну и подключить наружную (рис.1). Такой передатчик позволяет подключать 50-омный коаксиальный кабель, нагруженный на антенну сопротивлением от 30 до 100 Ом.

Антенны, описанные в этой статье, как раз и будут подходить под эти параметры. Трансиверы СВ-связи производства СНГ и простые зарубежные трансиверы могут и не иметь такого разъема. В случае использования Вашего трансивера для дальней связи такой разъем необходимо установить. Далее, выход таких передатчиков для со-лгасования его с 75- или 50-Омным кабелем будет нуждаться в простом согласующем устройстве, изображенном на рис.2.

Катушка индуктивности, используемая в согласующем устройстве, — бескаркасная. Она намотана медным проводом диаметром 1-2 мм на оправке диаметром 2,2 см и растянута на длину 4 см. Количество витков — 10. Кабель первоначально подключается ко 2-му витку катушки, а антенна трансивера — к 4-му.

Конденсатор переменной емкости должен быть воздушным. Использование керамического подстроечного конденсатора ведет к снижению КПД устройства. Конструктивно устройство можно оформить в виде, показанном на рис.3. Коробка должна быть выполнена из металла — меди или фольгированного стеклотекстолита. Стыки должны быть тщательно пропаяны. После настройки коробка может быть закрыта крышкой, и конденсатор подстраивают еще раз. Настроить согласующее устройство можно используя сигналы СВ-станций или простейший ВЧ-вольтметр. Присоединяя антенну и выход трансивера к разным виткам катушки, добиваются максимума отклонения стрелки вольтметра или максимума приема сигнала.

Но для настройки согласующего устройства, конечно, необходима антенна. Любителям дальней СВ-связи необходимо помнить — антенна для DX должна быть или высокой, или длинной. Обычно на дачах или в частном доме нет проблем с установкой антенны.

Это может быть простой полуволновой диполь с длиной плеч по 2,7 м. Для эффективной работы диполь должен быть поднят на высоту хотя бы 2,5 метра от земли. Диполь имеет диаграмму направленности в форме восьмерки. Он может быть выполнен из медного, алюминиевого или железного провода диаметром 1-4 мм.

Центральный изолятор удобно выполнить из фольгированного стеклотекстолита, разрезав фольгу посередине. Кабель можно или непосредственно припаять к фольге, или сделать его изогнутым, что лучше, так как в этом случае кабель надежнее защищен от попадания влаги вовнутрь.

В любом случае раскрытый кабель следует защищать от влаги с помощью парафина или эпоксидной смолы.

Концевые изоляторы можно также выполнить из толстого стеклотекстолита, фольгированного и нефольгированного, а можно и просто привязать оттягивающий капроновый шнур или леску к полотну антенны.

Желательно, чтобы кабель от дипольной антенны был перпендикулярен полотну антенны хотя бы на длину 2,5 метра. Эту антенну можно располагать не только параллельно земле, но и вертикально, и под углом к ней.

Для штыревой антенны (рис.4) можно использовать в качестве изолятора пластмассу, дерево или, что еще лучше, специальный опорный изолятор. Полезно верхний конец антенны растянуть с помощью капронового шнура для повышения ее устойчивости. Штыревая антенна имеет круговую диаграмму направленности, что в некоторых случаях удобно. Такие антенны можно устанавливать и на крышах городских многоэтажных домов.

Если Вы хотите связаться с места рыбалки или охоты, желательно использовать антенну Бевереджа (рис.5). Сама антенна должна иметь длину полотна не менее 40 метров (можно больше) и может быть выполнена из провода диаметром 0,5-1 мм. Провод может быть подвешен на небольшой высоте над землей — 1-2 метра. На конце нагрузки антенны и на согласующем устройстве желательно использовать 3-4 противовеса.

Такая антенна может быть установлена и на крыше многоэтажного дома. Согласующее устройство в этом случае необходимо как на стороне антенны, так и на стороне трансивера.

При соответствующем опыте Вы можете использовать любую сложную любительскую связную антенну, пересчитав ее размеры для СВ-диапазона.

В заключение хочу дать совет: не пытайтесь усиливать сигнал Вашего СВ-трансивера. Многие СВ-радиостанции производства СНГ и простые зарубежные переносные трансиверы не позволяют получить качественный выходной сигнал при его усилении, потому что передатчик в них собран по простой схеме, где задающий генератор с кварцевой стабилизацией работает на частоте передачи радиостанции. Вследствие недостаточной (а иногда и полностью отсутствующей) экранировки корпуса радиостанции при усилении ее ВЧ-мощности качество сигнала может значительно ухудшиться, не говоря уже о помехах телевидению.

Лучше приложите силы к установке более эффективной антенны или купите радиостанцию промышленного изготовления с мощным выходом.

КВ вертикал на стальной яхте

Я написал этот текст, потом понял, что нужно немного объясниться. Для большинства моих собеседников КВ радиосвязь и ее технические особенности выглядит седой историей, что-то соответствующее лошадиной упряжи, прямому парусному вооружению и способам добывания огня трением. Вытащил телефон, набрал номер… «алё…». Вопросов нет, пока мы находимся в населенном мире, больше ничего не надо — вайфай, три жи, четыре жи, пять жи, за сущие копейки… Задача полностью меняется, достаточно уйти из радиуса действия сотовой связи. А это совсем недалеко, каких-то двадцать-тридцать миль в море. Казалось бы, в чем проблема — связи нет? Вытащил спутниковый телефон… Однако скорость радиообмена, а главное, его стоимость кардинально меняются. Со связью особо не разгуляешься, а бюджет кусается. Такая ситуация остается неизменной уже десятки лет, в позитиве только обещания Илона Маска и конкурентов.

Мир быстро меняется. В двадцатом веке, взяв с собой радиоприемник «Спидолу» и забравшись в глухую тайгу или на дальние острова, можно было выбрать любую из сотен радиостанций всего мира, — музыка, новости, пропаганда на любом языке были в эфире 24 часа в сутки. Сейчас в эфире остался лишь Восток — японцы, китайцы и северокорейцы. Современный стиль жизни подразумевает, что человек должен находиться в коллективе, под контролем, на него и работают сотовые, ФМ, и прочие башни ПБЗ. Огромное большинство сидящих под колпаком это вполне устраивает. Особо одаренные — желающие странного одиночки, либо остаются полностью отрезанными от цивилизации, либо платят за спутниковую связь.

Как обычно, небольшое, но важное «но» присутствует. Мировая секта ретроградов-радиолюбителей продолжает поддерживать радиообмен между собой на коротких волнах, мало того, у этой общественной организации есть Винлинк — созданная в прошлом веке система глобальной электронной почты на КВ, которая все еще жива и даже развивается. Подробней о системе — здесь.

Спутниковую связь я попробовал, в походе вокруг Японии, тогда это явно меня не устроило по ряду причин. В то же время старая добрая радиосвязь с применением цифровых протоколов связи оказалась бесплатным, и вполне рабочим вариантом для применения в открытом море. Из моих контактов с парусным сообществом Тихого океана я вынес, что на большинстве лодок близких с «Чавой» размеров и сходных решаемых задач используется именно КВ радиосвязь и Винлинк. Будущее здесь пока не наступило, поэтому реалистам, уходящим в дальние дали, советую учить азбуку Морзе и получать позывной. Это — работает.

Теперь конкретно об антенне

Через пятнадцать лет использования коротковолновой радиосвязи в дальних походах я вдруг задумался об оптимизации антенны. Все эти годы в качестве антенны использовался штырь длиной несколько метров, установленный на корме, длина которого определялась сначала длиной использованного ствола бамбука, а затем длиной стеклопластикового стержня неизвестного назначения, подобранного на свалке. То есть — была случайной, и никак не привязывалась к резонансу антенны. Для настройки антенны использовался автоматический антенный тюнер — устройство согласования, которое через кусок коаксиального кабеля длиной около 7 метров подсоединялось к штырю и противовесу, в качестве которого использовался стальной корпус лодки и хорошо проводящая морская вода. Для того, чтобы по оплетке фидера не протекал ток во время работы передатчика, на коаксиал надеты, равномерно распределены и закреплены ферритовые кольца — «заглушки». В такой схеме подключения главная задача тюнера — обеспечить комфорт для передатчика, чтобы он работал на штатную активную нагрузку 50 Ом. По-видимому, в основном благодаря такой хорошей «земле» антенна неплохо работала, обеспечивая связь с базовыми станциями на дистанциях в несколько тысяч морских миль при мощности передатчика до сотни ватт.

Однако такой вариант согласования довольно неэффективен. Большая часть электромагнитной энергии теряется в кабеле и «заглушках», антенна излучает «абы как» из-за того, что не настроена в резонанс и ее активное сопротивление мало. Поскольку меня интересовали узкие, выделенные для цифровых видов связи участки любительских диапазонов, а именно — 7.09 — 7.16 МГц, 10 — 10 МГц, 14 — 14 МГц, 18 — 18 МГц, 21 — 21 МГц, нужно было сделать согласующее устройство на каждый из этих участков, переключаемое вручную. Такое СУ, или тюнер, описано в статье Гончаренко, я просто повторил его и разместил непосредственно возле штыря антенны. Статья довольно подробно описывает конструкцию и процесс настройки, так что повторяться не буду, добавлю от себя только некоторые детали.

Во-первых, наша специфика плавания на металлической посудине по электролиту, заставляет обращать особое внимание на устранение гальванического контура по постоянному току. То есть — на лодке есть единое место соединение «минуса» всех электрических цепей, и расположено оно в центре лодки возле двигателя. Вертикальная антенна — наш штырь на транце, будет работать только при условии хорошего заземления, в качестве которого используется стальной корпус лодки. Если просто взять и соединить оплетку коаксиального кабеля — фидера, идущего от передатчика с корпусом — мы получим вторую точку «минуса» с текущими по корпусу гальваническими токами, которые вызовут знатный электрохимический процесс с чудесами неожиданных разрушений узлов и систем. Поэтому разрываем цепь, идущую с оплетки фидера на «корпус» по постоянному току набором керамических конденсаторов. Лучше поставить несколько, разной емкости, набрав в общей сложности 0,3 — 0,5 мкФ. На радиочастоте их сопротивление ничтожно, и качество антенной «земли» от этого не страдает.

Во-вторых, поскольку мощность нашей системы ограничена ста ваттами и антенна работает в морских условиях, я заменил конденсаторы из отрезков коаксиала в конструкции Гончаренко на обычные трубчатые.

Начинаем с 30-метрового диапазона (10 МГц). Штырь (на этот раз настроенный, а длина которого при настройке у меня получилась около 6,5 м) подсоединен к фидеру через конденсатор 320 пФ. Точная подстройка резонанса на 10,14 МГц проводится изменением длины штыря. Причем на этапе точной настройки мне уже не нужно было валить антенну на палубу для настройки, я просто приподнимал или приопускал штырь в гнезде, меняя общую длину. Когда резонанс был найден и определена точная длина полотна антенны, лишний провод был обрезан и сделана герметизация термоусадкой.

Тюнер собран в пластиковом контейнере для ЗИПа надувной лодки. Катушки намотаны эмалированным медным проводом диаметром 2мм на каркасе из пластиковой дюймовой водопроводной трубы. Диапазоны переключаются перестановкой зажима «крокодил» на другую контактную пластину, все сделано предельно просто. Повозиться с настройкой пришлось, тем не менее — все в конечном итоге заработало, и заметно лучше, чем раньше. При первых же тестах прямо на стоянке в закрытой бухте удались устойчивые связи «цифрой» с RT9K (Тарко-Сале), второй Winlink станцией РФ, Западная Сибирь, дистанция больше 4 тыс. км.

Второй вопрос, который меня всегда занимал, но руки до него не доходили — как влияет рангоут стальной шхуны на диаграмму направленности и эффективность антенны, установленной на транце. То есть, когда-то экспериментальным путем я выяснил, что штырь на корме работает заметно лучше, чем провод, поднятый от того же транца к топу грот-мачты. На этом я тогда успокоился, как выяснилось — временно. Когда мне на глаза попалась программа моделирования антенных систем с теплым названием Мманя, я потратил вечер, чтобы перенести в нее парусный план своей лодки — мачты и стоячий такелаж. В результате расчетов получились довольно интересные картинки. Шхуна со штырем на корме в морской воде образовала довольно приличную направленную антенну на 20, 30 и 40 метровом диапазонах, основных, используемых для связи в море. Эксперименты в море подтверждают теорию, стоит развернуть лодку кормой к корреспонденту, скорость обмена заметно возрастает. Единственное неудобство, что прицеливать такую антенну приходится изменением курса, но преимущества, которые дает усиление в корму в 6-8 DBi его компенсируют с лихвой.

Модель, которая использовалась при расчетах диаграммы направленности

Сборка согласующего устройства

Диаграмма направленности на 40 метровом диапазоне

Диаграмма направленности на 30 метровом диапазоне

Диаграмма направленности на 20 метровом диапазоне

На высокочастотных диапазонах направленность пропадает и антенна начинает «лупить» в зенит.

Диаграмма направленности на 17 метровом диапазоне

Диаграмма направленности на 15 метровом диапазоне

Это было интересно и принесло практическую пользу для понимания работы антенной системы в море.

Кстати, КВ радиосвязь на лодке — наша основная система связи в море, которая обеспечивает работу электронной почты, получение GRIB-файлов прогноза погоды по району плавания, выдачу в интернет текущей позиции лодки, причем на бесплатной основе. Еще раз — подробности о работе системы Winlink — в статье «Глобальная почта…»

Балконная приёмо-передающая антенна КВ диапазонов

«Проблемы последней мили»

Wire Field трехэлементная трехуровневая антенна от FISHING UY2RA.
Старт. Продолжение просмотра Огородно полевая антенна 2 Огородно полевая антенна 2
Неоднократные выезды (по островам) и работы с поля (мемориалы) дали бесценный опыт работы настоящих радиоистов: как дать связь с водоемами. В этом плане очень интересен опыт использования усилителей. Не главное, но первое: в этом случае нужен аккумулятор, желательно большой емкости.Он включается как конденсатор большой емкости (буфер) между источником питания 12 В и трансивером и должен сглаживать текущие выбросы во время передачи. Тогда генератор при работающем усилителе мощности не так напрягается пиками потребления. Но при использовании усилителей сразу возникает другая проблема. В полевых условиях, конечно, легкие — это предпочтительно простые антенны. В диапазонах 160-80 метров соревнований «Перевернутый V» нет. Но от 40 и выше возможны варианты.Часто в результате конструктивных преимуществ побеждали самые разные штифты. Особенно эффективны они с 40 метров и выше ….. Но у каждой медали есть оборотная сторона. Штырь точно не приемная антенна. Это заболевание сильно обостряется при работе с усилителем, так как передача GP очень эффективна, особенно на больших расстояниях. В результате эффект Крокодайла гиперактифицирован — большой рот и маленькие уши. Внешне это выглядит так, как будто за трансивером стоит плохой (глухой) оператор.Можно предположить, что лучший способ из всех возможных — таскать паука или «русского Робинзона» (это не одно и то же, как многие предполагают).

относительно легкие, с относительно хорошим усилением и коэффициентом направленности, что на самом деле не очень хорошо, так как работа с поля и островов в основном работает на CQ, и неизвестно, с какого направления будет приходить сигнал. Не нужно быть мудрецом, чтобы определить, что с боков даже трехэлементная антенна имеет существенные отказы.Даже в Spider, не говоря уже о Робинсоне, который, строго говоря, является гексабимом, т.е. KU и KOND выше паука (естественно, того же размера). Дело в том, что элементы гексабима менее изогнуты и у них больше паучьей части проводников в плоскости «прямого» элемента. Отсюда большая подача в проводнике ЭДС. Плюс развертывание таких антенн не такой простой процесс: куча проволок-вибраторов, направляющих и отражателей, сборка крестовин (или шестигранников), и нужно что-то запутать… Затем вытяните все элементы на одинаковую высоту и .. …
Таким образом, приоритетные свойства желаемой полевой антенны располагаются в следующем порядке: одинаковая эффективность приема-передачи, простота сборки-монтажа, минимальная CWW, желательно некоторое усиление с круговой (или близкой к ней) диаграммой направленности. Наибольшее количество очков набирает следующее предложение — натянутая на удочки (см. См. Ниже) Plothing W3DZZ на диапазонах 14-28 МГц. Если две из этих панелей растянуть перпендикулярно, то их можно будет переключить с помощью реле.Из приоритетов три с половиной: усиление приема = передачи, просто КСВ близко к 1, и, если усиления нет, то почти направленное действие. Сама
наводит на мысль о двухэлементной антенне, которая имеет некоторое усиление, но не такие глубокие провалы с боков. И при этом имея минимальный CWW. Ну конечно проще в сборке-разборке и установке. Подумав, я решил попробовать следующую конструкцию (рабочее название «Сад-поле»): четыре удочки попарно вспыхнули на нужное значение под тяжестью проволочных элементов.Он хорош тем, что не требует специальных мер для удержания (определения центра тяжести) и подвешивания (вытягивания) концов стержня вверх, как у паука. Чтобы элементы диапазона были параллельны, для элементов 10 и 15 метров придет использовать веревки — удлинить до зажима на штанге. Пара вибратор-директор выбирается исходя из того, что его усиление больше, чем пара вибратор-рефлектор. Другой аргумент — директор намного короче рефлектора. А это антенна «размах крыла», вес и т. Д.Было бы популярно и укороченные элементы с емкостной нагрузкой сделать в виде отрезков параллельного траверса, но тогда КПД антенны и КПД станет еще меньше, добавляется головная боль с расчетом и растяжением элементов конструкции. емкостная нагрузка, поэтому я отказался от этой идеи: все должно быть просто — палочки и провода. 🙂
К преимуществам относятся: такая же эффективность приема, хороший QCV, наличие небольшого усиления (4-4,5 DBD), которое при необходимости можно использовать, но самое главное — неглубокие сбои от боковые стороны — нет необходимости постоянно крутить антенну.Простота конструкции очевидна из чертежа, при этом те, кто рискнет воплотить ее в реалии, оценят низкие материальные затраты. Четыре толстостенных шестиметровых прута без последнего колена и без колец на базаре стоят 200 гривен. Примерно столько же уйдет на сварку двух узлов крепления узлов. Если нет знакомого сварщика, все узлы можно собрать из дерева фанерой и П-образными болтами. Десятки поливочных клещей сколько времени не знают, чуть больше 10 гривен….
В собранном состоянии наибольшая длина — длина траверсы — 1,95 м (ровно столько). Таким образом, длина «пакета» антенны не превышает 2 метров. При расстоянии между элементами не 5 см, а 10 см, длину траверсы можно уменьшить до 1,45 м., Но при этом, по понятным причинам, она уменьшится и поэтому небольшой выигрыш на 20 см. метровый диапазон и увеличится на диапазоне 28 МГц, но антенна увеличится. Жигули уже можно перевозить в багажнике.На указанном расстоянии между элементами антенна теоретически будет иметь усиление примерно 4-5 дБД (почти A3S Cushcraft). На практике это значение вряд ли поднимется выше 4–4,5 дБД. Точно определить это дома сложно … 🙂 Об этом мы и говорим, если кто-то хочет сделать себе такую ​​дачу. Конечно, даже при диаметре жил самих элементов в два миллиметра полоса пропускания антенны будет очень небольшой, в пределах 100-150 кГц.Увеличивая диаметр проволоки, увеличиваем вес, а он такой большой (для рыбалки :-). На самом деле толщина проволоки уже не критична, так как она намного превышает желаемую: делайте изделия с проволокой 1 мм и практически ничего не меняйте. Поэтому надо быть готовым и либо менять размер элементов (CW или SSB сайтов) до подъема антенны, либо мириться с увеличением KSV на краях диапазона до неприличной значимости. Следующая проблема, которая возникнет из-за гибкости рыбы — изменение параметров антенны при порывах сильного ветра.Понятно, что сильный ветер раскачивает концы удочек и, из-за того, что лучи напряжения (сопротивления) расположены как раз на концах диполей, входное сопротивление (читайте CWS) изменится , что может привести к запуску трансивера. При возникновении такой проблемы с ней можно бороться, установив легкие пластиковые водопроводные трубы в качестве распорки между стержнями на расстоянии не более двух метров от траверсы с каждой стороны. В качестве фиксатора подкоса можно использовать два зажима, как показано на рисунке.Следует отметить, что это, скорее всего, потребуется только тем, кто желает построить эту конструкцию стационарно на крыше, так как для того, чтобы «сплотить» штанги, нагруженные как минимум тремя тросами, ветер должен быть очень сильным. Не исключена подвеска-растяжка с обычным капроновым шнуром.
Само поворотное устройство на фото. Конечно, не исключены и другие варианты: например, система канатных блоков или вообще корпоративная токарная обработка. Но в поле, думаю, достаточно мускульной силы. Практика использования «Русского Робинзона» показала, что проволочные зазубрины отлично работают на высоте 7 метров.Внизу начинается сильное влияние Земли и резонанс стремительно «уходит» вниз. Таким образом, если ограничиться высотой 7 метров, можно обойтись одним уровнем растяжек.
Спасибо Сергею, (UR5RMD), который рассчитал два варианта этой конструкции на MMANA-Gal Basic. Взять его можно здесь: http://gal-ana.de/basicmm/en.
Вариант первый — просто провода. Следует отметить критическое отношение многих к прочности конструкции: уверяют, что коллаборация трех проволочных элементов долго не продержится.Я пробовал сделать что-то подобное на даче, но с переключением с помощью проводного сегментного реле, которое повернуло директор в отражателе. На одном диапазоне все заработало — как положено полноразмерных 2-х элементов (на слух) около 2 баллов. Как всегда, этот параметр важен, когда корреспондента в шуме практически не слышно … 🙂 Но как только появился второй диапазон, все встало с ног на голову. Директор низкочастотного диапазона стал работать рефлектором следующего. Плюс не нужно было рассчитывать расстояние между элементами, на котором этот эффект оказал минимальное влияние.Таким образом, мои сомнения относятся к многоцелевым конструкциям.
Отсюда и уверенность, что антенну надо не переключать, а крутить. Как спросить? Спокойно, отвечу :-). Вариант тоже военное поле. Внизу внизу труба, в которой металлический шарик от большого подшипника. На нем будет разворачиваться мачта (Предполагается, что это набор полутораметровых труб от телескопа армейцев, на сверху два яруса растяжек либо на обычных (укрепленных, чтобы они не выпадали по трубе) подшипниках, либо что покруче, на радиальных.На практике опорой может служить пренок с выемкой посередине, перекладиной или даже просто куском доски. Главное — обеспечить обесценение основания в горизонтальной плоскости. Как показывает практика (фото и комментарий внизу) мышечной силы вполне хватает. F (МГц) — частота
R (OM) — сопротивление антенны JX (OM) — реактивное сопротивление антенны
KSV 50 — коэффициент стоячей волны в кабеле с сопротивлением 50 Ом.
GH (DBD) — усиливающая антенна по сравнению с полуволновым диполем
GA (DBI) — антенна относительно изотропного излучателя.
F. / B (DB) — коэффициент излучения вперед / назад.
Elev (GR) — зенитный угол (град), соответствующий максимальному усилению.
Земля — ​​указывается при расчете (Свободное пространство, Идеальное, реальное)
Высота — высота на идеальной, реальной Земле.
Полярный. — горизонтальная, вертикальная поляризация.
Схема питания на дальность 20 метров. Про экономию диаграммы для диапазонов 15 и 10 метров они не знают, но вы знаете, что из диапазона в диапазон «Банан» вытаскивают, а отказы с боков немного увеличиваются.То же самое и с идентификацией в вертикальной плоскости.

Размеры элементов и расстояние между элементами на рисунках ниже. Расстояние между вибраторами и директорами 1,95 метра. Расстояние между вертикальными элементами — 5 сантиметров. Вибраторы
Директоров. Как мы предупреждали, антенна очень узкополосная. CWS в диапазонах очень сильно разнится. Решение Только одно: выберите приоритетное направление — SSB или CW. К производству. Надо сказать, что паук и гексабим страдают одним заболеванием.Но используется буквально везде.


Настройка антенны довольно проста и требует в основном терпения: если нам не нужно максимальное подавление назад, а оно нам обязательно нужно, то настройку начинаем с низкочастотных диапазонов. Сначала настройте 20-ТКУ, изменив длину вибратора на минимум CWW, затем измените длину директора на минимум CWP и при необходимости заново отрегулируйте вибратор на минимум. Потом 15-метровая дистанция и в конце 10-ти метровая.В своих предыдущих материалах я уже касался этой темы, посмотреть, не поленился ли … Больше всего беспокойства (и раздражения) вызовет путаница проводов и веревок. Есть способ уменьшить количество элементов в несколько раз — выполнить антенну на два элемента, но с ловушками. Тогда в каждой удочке будет один (суровый, правда) элемент, который будет работать на трех ленточках. Зато количество проводов и веревок уменьшится в 6 раз. Кроме того, длина самого большого элемента — вибратора станет меньше: 9 метров против 11.6 метров с полноразмерной версией. Стоит попробовать? Конечно, за все придется платить, в этом случае полоса пропускания антенны сужается еще больше. И элементы конструкции добавляются, отличные от прямого провода. Схема нового варианта антенны на рисунке ниже. Чтобы увеличить, просто щелкните мышью на картинке.

Характеристики антенны приведены в таблице. Сравнивая таблицы параметров обеих антенн, можно отметить, что усиление антенны с ловушками несколько больше, но при этом почти этими изменениями можно пренебречь, существенного изменения диаграммы излучения не будет, поэтому мы покажем только диаграмма 20 20 метров RangeBut CWC изменения будут значительными.Положительный момент — значение CWS в диапазонах станет меньше, конечно при точно настроенной ловушке, но изменение CWS в диапазоне может сильно опечалиться.

Что касается ловушек, то рекомендации следующие. В Интернете есть достаточное количество программ для расчета индукторов для ловушек. Баки в ловушке не критичны, следует позаботиться только о достаточном (большом) рабочем напряжении конденсаторов в случае большого источника питания.При 100 Вт рабочего напряжения конденсаторов 300 вольт будет вполне достаточно. Дизайн тоже завидует, на какую мощность нам подадут антенну. Вот ссылка на один из типов ловушки http://dl2kq.de/soft/6-6.htm. И еще «три и более полосных диполя с одной парой ловушек» http://dl2kq.de/ant/kniga/533.htm. Настройка улавливающей антенны производится следующим образом. Для начала нужно настроить контуры (пацаны) на заданную частоту, удобнее всего делать ловушки, уже включенные в антенное полотно, с помощью индикатора гетеродинного резонанса (гир).Понятно, что сопротивление контуров будет большим на резонансной частоте и тем самым регулирует электрическую длину антенн. Затем отрегулируйте провода. Начнем с 10-метрового диапазона. Изменение длины вибратора для регулировки минимального CWP. Затем, изменяя длину директора, также добиваясь показаний минимального CWS. Если KSV нас не устраивает, то снова нужно настроить вибратор на минимум CWW. Далее пройдите до 15 м. И 20 м. С хорошо продуманными ловушками этот процесс не будет сложным и долгим.Таким образом, у вас есть выбор: попробовать стандартный 2 EL 3 Bander или дизайн ловушки.
Комментарий и фото R9HAJ (Ринат Кулахметьев): « Добрый день, все не заработало антенна сфотографировать … Сидел уверенный пока паровоз выдерживал ураган, зима сменила зиму, работает стабильный. Траверс — немного более длинный поселок. «

По результатам последующего опыта был создан сад полевой антенны 2, в котором за счет изгиба самых длинных элементов 20-метрового диапазона удалось уменьшить «размах крыльев» на целых 2 единицы. метров и улучшить прочность (хотя бы устойчивость) элементов.За это пришлось поплатиться некоторым ухудшением восточной диаграммы добрыми пожеланиями Егора Уй2ра.

У вас нет прав на комментирование. Недостаточно прав на комментирование.

Вот ссылка на очень интересный ресурс в Интернете — http://tempsdr.suws.org.uk:82 уже знакомое нам Web SDR радио, но на UHF / VHF и с хорошей чувствительностью. Вы можете слушать как местные Лондонские площади, так и локальную пакетную сеть. Для нас, наверное, самое интересное — можно правда «чужими ушами», но самостоятельно пропустить телеметрию со всех спутников, которые, в Лондоне, слышны.Меня, например, с интересом услышали в их PR-сетях. Хотя спутники тоже надо попробовать. Давай сделаем это вместе?

Страница 1 из 2

Ничто так не способствует творчеству в области усовершенствования антенн, как малая емкость. Ведь успех связи QRP зависит не только от хорошей чувствительности соответствующих антенн, как это принято считать многими радиолюбителями, но и от качества сигнала и антенной станции QRP. Часто приходилось наблюдать такую ​​картину: сигнал станции, выдающий CQ, еле различимый на водопаде и декодированный с ошибками.Ответ, корреспондент дает отчет 579 (часто дают 599 — такое сообщение считаю не информативным, просто кому-то лень поправлять числа в макросе). Сообщите ему мою мощность в 1 ватт. Как правило, после этого выдают его мощность на уровне 25-30, а то и 50 ватт и начинают интересоваться антенной.

Меня натолкнули на полевые антенны для участия в таком замечательном мероприятии, как QRP Marathon, проводимом ежегодно в апреле в «Клубе 72». По сравнению с марафоном, все остальные соревнования кажутся бегущими на небольшую дистанцию ​​- полностью выложены и отдыхают.И далеко не все стартовавшие в марафоне доходят до финиша. Также важно не пропустить ни одного дня и не всегда есть возможность поработать дома.

Так было и со мной в 2012 году. Место в общем тестировании варьировалось от 3-го до 5-го, и был успех на 15 и 10 метрах. А потом позвонил отец и попросил приехать к нему на неделю. Срочно начал крутить интернет в поисках подходящей антенны (на тот момент кроме диполя 40 метров в полевых условиях работать было нечем).Самой простой и подходящей мне оказалась антенна VP2E. Сделал 10 метров и уехал. Рано утром и вечером работали на диполе, который соседи любезно разрешили зацепить за балкон третьего этажа, а плечи тянуть за деревья во дворе. Меня отключили на 1-2 часа и я пошел в местный парк, где развернули VP2E.

После «марафона» пришли к выводу, что для работы в полевых условиях необходимо иметь хорошую антенну. Стал экспериментировать с VP2E.Уже ко дню активности станций QRP в июне у меня был опробованный двухдиапазонный вариант этой антенны (Журнал «Крп», № 3). VP2E — хорошая антенна, но тогда мне показалось, что сделать ее в многодиапазонном варианте невозможно. И я стал искать другие варианты антенн.

Остановлен на диполе OCF длиной 41 метр. Рассчитывал на компьютере с низкой точкой подвеса. Был сделан вывод, что оптимальная высота подвеса, при которой эта антенна излучает при малых углах излучения на диапазонах от 17 до 10 метров, составляет 4-5 метров.Максимумы излучения направлены в обе стороны вдоль антенного полотна. При этом углы излучения относительно горизонта составляют: 18 метров — 24 градуса, 15 метров — 23 градуса, 12 метров — 22 градуса, 10 метров — 19 градусов. Меня это устроило, приступил к практической реализации. Сначала сделал классический несимметричный диполь и приступил к испытаниям. Результаты были обнадеживающими. Изменяя длину плеча наматыванием, добился резонанса на 10, 12 и 17 метров, в логе появились первые ссылки на эту антенну.

При настройке обратил внимание на то, что укорачивание провода намотки провода в крышке малого диаметра равносильно отрезкам с ниппелями. Поскольку вилки мне никогда не нравились, в качестве инструмента для настройки антенны я сделал два переворота и привязал их к концам плеч антенны. Дальнейшие испытания показали, что если длина длинного плеча составляет 37,5 метра, можно изменить настройку длины короткого плеча. Таким образом, мне удалось добиться приемлемого CWW на всех диапазонах от 40 до 10 метров.

Пришла зима и дальнейшие испытания отложены. Вернулся к этой антенне, когда во время очередного «марафона» потребовались полевые работы. Изготовлен в варианте РУКАВА, при этом короткое плечо выполнено из коаксиального кабеля РК-50-2 длиной 15 метров. Рассчитана длина короткого плеча для разных диапазонов и прямо на тросе одетых меток.

При конфигурировании произведено укорачивание этого плеча, поставив запорные дроссели на основе ферритовых защелок кабеля.При этом уточнял длину плеча для каждого диапазона и отмечал эти точки перемещением меток. Количество витков, охватываемых защелкой, необходимо рассчитывать заранее в зависимости от ее размера.

А антенна развернута на дачном участке, обнаруженном двухметровым металлическим забором. Проверил настройки и всего зазвонил 10 метров. EA3GTO отвечает третьим разом (3066 км, азимут 254 градуса). Обмениваюсь информацией, перехожу на дальность 12 метров и через 10 минут провожу связь с R9Uak (дистанция 3060 км, азимут 73 градуса).От обоих корреспондентов я получаю рапортов 599 и это в моих силах в 1 ватт! Затем были связи с OK1 на расстоянии 17 метров с отчетом 599, с DO1 и HB9 в 15 метрах от отчета 579. В работе антенны убедился. В подтверждение передаю полученную на этот день QSL-карту.

В конце марафона мне пришлось работать над этой антенной целую неделю. Не менее проверенных подключений на различных диапазонах 0,5 — 1 ватт. Результат — 1 место в 12 метрах.

При изготовлении антенны установил дроссель на ферритовую трубку от компьютерной мыши в 30 сантиметрах от разъема подключения к трансиверу, что соответствует ¾ лямбда для диапазона 17 метров.

Обратил внимание, что при такой конструкции антенна отлично работает на расстоянии 17, 15, 12 и 10 метров.

Летом при работе с этой антенной с дачи было замечено, что на некоторых диапазонах сложно добиться изменения длины плеч КСВ = 1. Сделал антенну с цельным куском проводов 41,5 метра. длинный. Длина кабеля питания составила 15 метров из расчета его кратности примерно ½ лямбды для всех диапазонов от 40 до 10 метров с учетом коэффициента укорочения.Ставить по методике Гончаренко И.В. DL2KQ через трансформатор на защелке.

При этом петля на кабеле сделана больше с таким расчетом, чтобы можно было намотать до 6 витков кабеля. Варьируя количество витков кабеля и проводов антенн, а также изменяя длину плеч и положение точки питания блока питания, удалось добиться КСВ = 1 на всех диапазонах . Хотя в таком виде антенна отлично настраивалась на всех диапазонах, но работа на 40-ка, 30 и 20 метрах меня не устраивала, она явно потеряла ковш.Видимо сказалась малая высота подвески.

Решил проверить работу антенны в виде диполя, так как с помощью защелки розетку можно разместить в любом месте провода. Ставим по центру полотно, поднятое на высоту 8 метров с помощью девятиметровой телескопической штанги без верхнего колена. Заводные плечи проверяли настройку на основных полосах. Результаты были положительными с 80 до 10 метров. Таким образом, несимметричный диполь был преобразован в многодиапазонный IV.Но накрутка плеч создавала определенные неудобства — приходилось сдвигать штифты крепления к земле. Решил проверить, как себя ведет антенна, если антенну засунуть на размещение индукторов на защелках? Ведь по кабелю он себя оправдывал. Подсчитал, что на имеющихся защелках на дальности 80 метров не менее 7 витков провода. На этом и остановились.

Итак, антенна развернута и выставлена ​​на 80 метров. Проверка 40 метров — KSW находится в море.В расчетных точках по 40 метров на обоих плечах устанавливаю защелки, наматываю на них 10 витков провода.

Проверяю настройку — КСВ около 1. Перемещая защелки по полотну добиваюсь KSW = 1. Ура, и этот вариант работает! Играюсь с настройкой с помощью защелки на другие диапазоны — антенна легко встраивается в CSW = 1.

Новый 2014 год отмечают в пгт. Захваченный с него трансивер, антенна повернута во дворе рядом с домом в версии VP2E на 40 метров, кабель питания повернут через окно.В перерывах между установкой елки и прочими действиями шла по эфиру. В этом варианте антенна работает с приемлемым KSV на всех диапазонах от 80 до 10 метров, а VP2E работает всего в 40 метрах. При этом днем ​​и ночью успешно работали на 40, 15, 17 и 80 метров. Правда, на 80 метрах мощность надо было поднять до 2,5 Вт, на остальных диапазонах работал 1 ватт. Для настройки 80 метров пришлось выбрать соотношение включений силового трансформатора, получилось 3: 5.

Всегда проверяйте антенны на 1 ватт, затем поворачивайте на 0.5 ватт, и если с такой мощностью более 1000 километров, считаю, что антенна заслуживает внимания. Так что этой антенне не чужда версия VP2E.

Позже, пока не наступили морозы, удалось проверить вариант двухэлементной яги 15 метров — результаты положительные. При этом, чтобы разбавить полотно в верхней части, нужно было сделать распорку из верхнего колена штанги длиной около метра. Разбивка полотна на рабочие сегменты (вибратор и отражатель) производилась индукторами на защелках.Так как при намотке тросов на плечах защелки укорачиваются, привязывают 0,5 метра толстой рыболовной резинки для уменьшения нагрузки на козырёк мачты.

Вариант двухэлементной яги

Основную работу и параллельное тестирование этой антенны в различных вариантах планируем провести во время следующего «марафона». При этом основная позиция будет в загородной местности, где электричество еще не подключено.

Оказалось, это такая компактная, легкая и быстро разворачивающаяся антенна.

Я решил не писать о том, сколько практических статей писать о связи на коротковолновом диапризе. Причем «мыльницы» LPD \ PMR diapanasone предназначены только для организации нижнего подключения типа «лагерь / лагерь — пошли в кусты восстанавливаться / Ахтунг, Рыбнадзор идет», а связаться с ним очень сложно. мертвая зона »первого прыжка, а она составляет 80 … 300 км.
В общем все что не поленился переделал и решил вылезти из дня в просадку и заодно работая в полевых условиях… немного теории. На практике довольно часто организовать связь на несколько тысяч км намного проще, чем установить надежную связь в пределах 120 … 300 км. Происходит это прежде всего потому, что поверхностная волна от передатчика уже рассеялась и поглотилась, а пространственная, отраженная от ионосферы, «пролетела» … Вот пояснительное фото …

Чтобы иметь надежную Радиосвязь с корреспондентами, что в мертвой зоне находятся, прежде всего, используются специальные антенны, точнее называемые Азией (зенитные радиационные антенны).Называются они так потому, что максимум излучения должен быть вертикально вверх (в зените), а падающие радиоволны, отраженные от ионосферных слоев, «падают» обратно в точно перекрывающуюся эту самую мертвую зону. Частотный диапазон ограничен 2 МГц ~ 10 МГц, самая верхняя «граница» составляет 14 МГц, так как радиоволны более высокой частоты Слабее отражаются в ионосфере, «уходят» в космическое пространство. В нашем случае самые доступные радиолюбительские диапазоны 80 метров (3,5 МГц), 40 метров (7 МГц), 30 метров (10 МГц, исключительно для любителей работать с телеграфом) и 20 метров (14 МГц). Азия, это «горизонтальная балка», длина которой 15… 25 или все 30 метров (больше 30 метров не рекомендуется, дворники растягивают MUROTNO, а главное никакого улучшения координат), вытянутый на 1,0 … 1,5 метра над поверхностью земли и подключаемый через внешнее устройство согласования (если в вашей P / станции нет встроенного тюнера) к принимающему передатчику. Вот пояснительная картинка (мне уже нравится, как показала) …

Обратите внимание на землю, это необходимо для эффективной работы антенны.И таскать с собой 2-х метровый лом, но не хочется каждый раз забивать / вырывать не хочется делать такой «контур земли» из попавших под руку электродов или еще несколько стержней. Электроды очищены от амальгаммы, с одной стороны заточены, а с другой стороны нарезаны резьбы и присоединены соединительные провода с помощью гаек, канавок и шайб (здесь очень удобно вместо гаек использовать «барашек» ). Вот так это выглядит на практике…

Вот фото с «другого конца» …

обратите внимание на этот момент — «горячий» конец провода по возможности должен быть изолирован от земли и достаточно хорошо изолирован. Например с помощью сухой капроновой веревки или шнура …

Псевдоним, выполненный не в виде горизонтально расположенной «балки» (отрезка проволоки в смысле), а в виде горизонтально расположенной рамки из Такой же провод, длиной 15 … 25 метров в виде горизонтально расположенного каркаса.Форма оправы может быть треугольной, квадратной, прямоугольной, это не имеет особого значения. Второй конец провода (который мы «зависали в воздухе» на фотографиях выше) подключаем к разъему / клемме заземления. Такая антенна не требует заземления в «обязательном» порядке, что зачастую довольно актуально на каменистой / каменистой / песчаной почве. Каркас можно растянуть, привязать проволоку к деревьям на шеях или на поляне. Также необходимо помнить, что если такая рама Азия растянулась не на открытом участке, а в лесу, то ее эффективность может довольно значительно снизиться, особенно когда деревья не роняли листву.Как, например, в этих условиях …

Проволока для каркаса использовалась во фторопластовой изоляции и сверху с чулком из стеклопластика, не особо заметно. Вот еще фото пояснительное …

Довольно хорошо видно, насколько конструктивно настроен тюнер MFJ-902. Я к нему тоже подключал (из серии «Масло каши не попут») Эшо и Заземление. Я использовал FT-817 в качестве регистратора, и, поскольку он не имеет встроенного антенного тюнера / согласующего устройства, я использую MFJ-902.«Кооперативный» «MFJ», он компактен, легок и, что самое главное, отлично координирует работу антенн в широком диапазоне волнового сопротивления с 50-омным антенным входом / выходом радиостанций. Вот как это выглядит на практике …

На таблице «Primary-Matter» лежит FT-817 на футляре, а MFJ-902 сертифицирован, «нагружен» на 10-метровом куске провода. Внизу стола расположена гелевая батарея для питания «скармеров» и виден отсек для провода, из которого сделаны каркасы рамок.Вот и весь Скарб в сложенном виде …

Взял так же солнечную батарею, слева от футляра в камуфляжной сумке лежит. Но в этот раз не подключился, так как день был преимущественно пасмурный и емкости аккумулятора (4,5 машины) вполне хватило … Вот еще фото, вид на построенные мной очень удобные будуары для удобного общения на эфир с корреспондентами, Что находятся в ближайшем 100 … 300-м километре … практически работали на кадрах телефона Асб (SSB) с Биробиджаном, Хабаровск, но да это не так интересно и выходило за рамки задачи Я поставил, а главное, задумка действительно сработала с п / Любовниками с края, а это в первую очередь Уссурийск, Артем, Находка, Дальнегорск… да и еле еле, со славным городом Владивостоком, в котором я имею честь жить и в пригороде которого фактически находится. Он работал на 40-метровом диапазоне, так как он работал днем.

Но не только поселки Натура Рады, охота и междугородняя связь. Поэтому для работы в полевых условиях необходимы простые, легкие гирьки, и при конструировании можно сделать возможным изготовление антенны из подружки. Основная задача Здесь, в отличие от Az, сделать такую ​​антенну, чтобы она излучала под меньшим углом к ​​горизонту в вертикальной плоскости.Чем меньше этот угол, тем выше эффективность антенны для дальней радиосвязи. В простейшем случае и для работы в низкочастотных диапазонах диапазонов, а это диапазоны 160 и 80 метров, используют антенну «наклонный луч». Для работы на 160 тонн должно быть не менее 40 метров, для 80-метрового диаприса — не менее 20. Для более высокочастотных диапазонов возможно ограничение 15 … 20 дозирования вбок. И практически, для работы на 80/40/20/15/10 метре хватит 25… 30 метровая мека. Вот пояснительная картинка …
Ищем подходящую «мачту», чем выше, тем лучше. Отдельно стоящие деревья, постройки и т. Д. На высотке. Скидываем привязанный в конце корабля (орехи большие самые, в отличие от прохода, которые норовят остаться в кроне дерева при обрушении антенны), американские товарищи даже рогатку с вращающимися катушками с леской , также используйте свинцовые сангулы со столовой ложкой. Также позаботьтесь о самом высоком заземлении, которое вы можете придумать в этих условиях.Также вместо заземления можно применить противовес. Это в данном случае три или четыре проводника одинаковой длины (25 … 30 м), расположенные «крестиком» / «звездой» и протянутые по земле. Для работы на диапазонах от 40 метров достаточно эффективна перевернутая Vee-антенна. Она представляет из себя полуволновой диполь, точка питания которого размещена на откидной мачте, а концы «плеча» прикреплены к земле (через изоляторы) — это соответствующий рисунок …

Эта антенна является резонансный, т.е. Рассчитывать его нужно на один диапон, на котором нужно работать. Настройте его как минимум CWW, укорачивая / удлиняя длину плеча. Кабель питания коаксиальный, с волновым сопротивлением на входе / выходе вашей радиостанции. Как правило, это 50 см. Сам использую кабель RG-58. Он должен смягчить свой блеск (и это прежде всего в огромном затухании на УКВ и СВЧ частотах, а на КВ они пренебрежимо малы), довольно дешевый, тонкий, легкий и гибкий.Если охота работать на нескольких диапазонах, то длина антенны рассчитывается до самого нижнего циферблата (например, 40-метрового), а на более высокой частоте используется для координации ВС. Работы на диапазонах ниже 40 метров неэффективны, так как построить мачту на 20-м и более метрах очень проблематично, а перевернутые ВЭЭ на 80-тонном и 160-метровом диапазонах по сути превращаются в азию из-за малой высоты подъема. подвеска. Сейчас в широкой доступности есть телескопические штанги из стеклопластика и поэтому можно сделать достаточно эффективную антенну для дальней связи — штыревую антенну.Вот пояснительная картинка …

Берём удочку длиннее, будим на ней, начиная с тонкого конца, 15 метров монтажного провода, оставляя пару метров для подключения к ВСУ, гоняем кусок уголка к земле, прикрепите к нему штифт-штангу. При необходимости делаем растяжки, надо из изоляционного материала (проволока не пойдет из-за троса), чтобы антенна не падала с ветра …

Вон на фото за палаткой будет развернут, прошу прощения что фото лучше нет.Антенна для работы обязательно должна требовать хорошего заземления или 3-го противовеса. Вот пояснительная фотография, сложенная «мачта» …

В качестве «угла / фундамента» использую основу мачты Севера …

Вот фото скрученной да ленты отвертка (которую бы не теряли да и для удобства) «переносное заземление …

Работал на этой антенне в минувшие выходные» Тифири «, а точнее» медленный телеграф «- JT-65, вот тогда мое рабочее место…

Взял ноут CF-18, трансивер FT-897, он кроме внешнего питания имеет пару встроенных аккумуляторов, но согласовал эту антенну с помощью NFJ-902, КТО хорошо видно провод, который от этой «булавки» к тюнеру идет вправо … тогда работал с корреспондентами из Северной, Южной Америки, Австралии, Европы, Океании. Ну вроде все на грани … Хотел дополнить про УКВ и ведение радиосвязи спорадическим путем, но подумал, что тема достаточно конкретная и в условиях схода с цивилизации неизбежно сложность с предсказанием переход и его кратковременный провал.К понятию «доверительные отношения». Вот по этой теме парочка свежих картинок …

Это нас развлекает работой через японские ретрансляторы (2-метровые диапазоны, 70 сантиметров и 23 сантиметра)

А это 1,2 ГГц (23-трех сантиметровый любительский диапрон) повернул в удобном месте да провожу связь на ближайшие расстояния (5 … 15км) …

Дистанционная передача — обзор

12.4 Преодоление препятствий на пути будущего развития гидроэнергетики

Три основных препятствия на пути развития гидроэнергетики можно и нужно устранять, особенно с учетом растущего интереса к декарбонизации выработки электроэнергии.Они кратко рассматриваются здесь.

Преодоление начальных инвестиций в гидроэнергетику мало чем отличается от проблем, с которыми сталкиваются разработчики атомных станций. Но так же, как и в случае с атомными станциями, после завершения строительства гидроэлектростанции отличаются относительно низкими эксплуатационными расходами и практически нулевыми расходами на топливо. В среде, где цены на ископаемое топливо продолжают расти и проявляют волатильность, гидроэнергетика, как и все возобновляемые источники энергии, невосприимчива к будущему росту цен. И если неявные или явные затраты на выбросы углерода осуществятся, инвестиции в гидроэнергетику станут еще более привлекательными.Еще одно преимущество гидроэнергетики состоит в том, что она может дополнять другие периодически возобновляемые ресурсы, такие как ветер и солнце, потенциально выступая в качестве носителя для хранения.

Поскольку большая часть неиспользованного гидроэнергетического потенциала находится в развивающихся странах, соображения стоимости приобретают первостепенное значение. В зависимости от местоположения требования к инвестициям в гидроресурсы различаются, и, конечно же, необходимо учитывать стоимость линий электропередачи. Таблица 12.6, которая применима, например, к Бразилии, предполагает, что гидроэнергетика может выгодно конкурировать с ископаемыми и атомные станции [4].

Таблица 12.6. Сравнительные затраты на гидроэлектростанции, атомные электростанции и тепловые электростанции для Бразилии

Источник: Energy Research Enterprise (EP 4)

Одним из способов решения проблемы значительных авансовых инвестиций в гидроэнергетику является привлечение как национальных, так и многосторонних банков и финансовых агентств, таких как Национальный банк экономического и социального развития (BNDES) в Бразилии и Всемирный банк, а также частные банки.

Что касается линий передачи на большие расстояния, существует ряд технических разработок, которые обещают сделать передачу на большие расстояния более эффективной при одновременном снижении затрат. ⁷

Что касается воздействия на окружающую среду и противоречий, связанных с большими водохранилищами, необходимо отметить, что примерно 50 процентов существующих в мире плотин в основном или исключительно построены для использования в качестве водохранилищ и / или для борьбы с наводнениями и ирригационных целей.Процент плотин, спроектированных для гидроэнергетики, составляет, вероятно, около 25 процентов от общего числа, а еще 25 процентов предназначены для многократного использования, включая водоснабжение, борьбу с наводнениями и другие виды использования, такие как отдых. Более того, многие существующие и предполагаемые плотины двойного назначения или для выработки электроэнергии не обязательно имеют большие размеры.

Независимо от предполагаемого назначения этих больших водохранилищ, необходимо принять особые меры для уменьшения и смягчения любых неблагоприятных воздействий на окружающую среду, особенно размеров площадей, затопляемых будущими водохранилищами.Один из примеров вовлеченных компромиссов можно найти в случае проекта Белу-Монте в Бразилии, где первоначальный размер водохранилища был значительно уменьшен, чтобы минимизировать воздействие плотины на окружающую среду. Корректировки в этом случае привели к сокращению гидроэнергетического потенциала проекта — цене, которую нужно заплатить за минимизацию воздействия на окружающую среду. ⁸

В конечном итоге строительство крупного гидроэнергетического проекта принципиально не отличается от строительства любого другого крупного энергетического проекта.Правительства и регулирующие органы должны убедиться, что затронутые заинтересованные стороны проинформированы, а процесс прозрачен и управляется демократическим путем. На рисунке 12.9, например, показано, как можно комплексно рассматривать плюсы и минусы предлагаемого гидроэнергетического проекта до его успешного принятия и утверждения. В конце концов, экологические нормы должны строго соблюдаться, а правительство должно успешно убедить заинтересованные стороны в том, что выгоды от предложенной схемы значительно перевешивают затраты и риски.

Рисунок 12.9. Базовая основа для получения одобрения предлагаемого гидроэнергетического проекта.

Дальняя и широкополосная воздушная связь с использованием направленных антенн (ACDA): разработка и внедрение

Благодаря стремительному развитию беспроводной связи и сетевых технологий недавно появились экономичные беспилотные летательные аппараты (БПЛА), которые вскоре займут их место. большая часть нашего неба. БПЛА можно использовать для эффективного выполнения сложных задач при совместной организации в виде специальной сети, создавая, таким образом, хорошо известные летающие специальные сети (FANET).Создание таких сетей невозможно без развертывания эффективной сетевой модели, позволяющей надежный обмен информацией между БПЛА. FANET наследует общие черты и характеристики от мобильных одноранговых сетей (MANET) и их подклассов, таких как автомобильные одноранговые сети (VANET) и беспроводные сенсорные сети (WSN). К сожалению, беспилотные летательные аппараты часто развертываются в небе, принимая модель мобильности, продиктованную характером задач, которые они должны выполнять, и, следовательно, отличаются от любых традиционных сетей.Более того, несколько ограничений полета и высокодинамичная топология FANET усложняют разработку протоколов маршрутизации. В этой статье представлен всесторонний обзор, охватывающий архитектуру, ограничения, модели мобильности, методы маршрутизации и инструменты моделирования, предназначенные для сетей FANET. Подробно описаны классификация, описания и сравнительные исследования значительного числа существующих протоколов маршрутизации, предназначенных для сетей FANET. Кроме того, в документе показаны перспективы будущих проблем, помогая научным исследователям открывать некоторые темы, которые рассматривались в литературе только якобы и нуждаются в дополнительных исследованиях.Новизна этого обзора заключается в его уникальности, поскольку он обеспечивает полный анализ основных протоколов маршрутизации FANET и их критическое сравнение в соответствии с различными ограничениями на основе важнейших параметров, что позволяет лучше представить состояние дел в этой конкретной области исследований.

§ 7.09.23 ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ АНТЕННЫ И БАШНИ.

(A) Обычно. Этот раздел устанавливает общие руководящие принципы для размещения телекоммуникационных вышек и антенн в пределах города и должен:

(1) поощрять размещение вышек в областях, которые защищают землепользование от потенциальных неблагоприятных воздействий вышек, антенн и связанных с ними объектов;

(2) свести к минимуму визуальное воздействие советников на вышки, антенны и связанные с ними объекты за счет тщательного проектирования, размещения, ландшафтного скрининга и новаторских методов маскировки;

(3) удовлетворить растущую потребность в вышках, антеннах и сопутствующих объектах;

(4) Продвигать и поощрять совместное использование / совместное размещение существующих и новых вышек, антенн и связанных с ними объектов в качестве основной цели, а не строительство дополнительных одноразовых вышек;

(5) Избегать потенциального повреждения прилегающей собственности в результате обрушения башни посредством инженерных и тщательных размещений конструкций;

(6) Регулировать строительство и установку любительских и домашних радиоантенн и вышек; и

(7) Соблюдайте правила, соответствующие Комплексному плану города.

(B) Применимость антенн или вышек общего назначения.

(1) Все новые башни в объединенном Zephyrhills подпадают под действие этих правил. Для целей измерения необходимо рассчитать смещение опор и разделительные расстояния и применить их к объектам, расположенным в городе, независимо от границ юрисдикции муниципалитета и округа.

(2) Всем вышкам и связанным с ними сооружениям, существующим на дату вступления в силу этого раздела, будет разрешено продолжать их использование в том виде, в котором они существуют в настоящее время, но должны соответствовать всем применимым правилам и положениям FAA и / или FCC.Текущее обслуживание должно быть разрешено на существующих опорах.

(3) Вышки и антенны регулируются и разрешаются только в соответствии с этим разделом.

(4) В целях реализации данного раздела башня, получившая разрешение города в виде специального исключения или разрешения на строительство, но еще не построенная, должна считаться существующей структурой для целей отступления и разделения. расстояние, пока разрешение действующее и не истекло.

(5) Башни и связанные с ними сооружения разрешается использовать в районах ЛИ, АП-2 и АП-1. Башни и связанные с ними сооружения должны быть условным использованием в районах C-3, C-2, C-1 и RC. Заявки на размещение башен в общественных местах разрешаются при условии согласования с городом и соблюдения этого и других применимых постановлений.

(6) Перед строительством любых вышек или связанных объектов подрядчик или владелец должны подать заявку и получить разрешение.

(7) Этот раздел не применяется к любительским и жилым радиоантеннам и / или вышкам или антеннам земных станций, контролируемым согласно § 4420 и § 4424 Городского кодекса землеустройства.

(8) Вся новая конструкция вышек, антенн и / или связанных с ними объектов должна соответствовать действующим правилам FCC и / или FAA, в зависимости от того, что применимо.

(C) Высота, отступы и разделительные расстояния.

(1) Вышки для личных услуг беспроводной связи или других целей электросвязи не должны превышать 200 футов в высоту от уровня земли (включая антенну) или 40% от высоты здания при размещении на зданиях.

(2) Неудачи. Откаты для отдельно стоящих конструкций должны измеряться от основания башни до собственности или линии аренды, в зависимости от того, что применимо. За исключением сооружений в промышленных районах, отступы должны составлять одну треть общей высоты башни, включая антенны. Неудачи в промышленном районе или L1 должны быть такими же, как у основной структуры в том же районе. Все опоры башни и периферийные анкеры должны быть полностью расположены в границах строительной площадки и должны быть отодвинуты от периметра строительной площадки на минимальное расстояние в пять футов.

(3) Разделение. Расстояние разделения должно быть измерено путем рисования или следования прямой линии между основанием существующей башни и предлагаемым основанием в соответствии с планом площадки этой башни. В радиусе 2000 футов от предлагаемой конструкции не должно быть существующей башни, независимо от ее типа.

(D) Совместное размещение антенн связи.

(1) Никакие новые башни не допускаются, если заявитель не продемонстрирует городу, что ни одна из существующих башен или строений не может вместить предложенную заявителем антенну; доказательства, представленные для демонстрации того, что никакая существующая башня или сооружение не может вместить предложенную заявителем антенну, могут состоять из любое из следующего:

(a) Никакие существующие башни или сооружения не расположены в пределах географической зоны, необходимой для удовлетворения инженерных требований заявителя;

(b) Существующие башни или сооружения не имеют достаточной высоты для удовлетворения инженерных требований заявителя;

(c) Существующие башни или конструкции не обладают достаточной структурной прочностью для поддержки предлагаемой заявителем антенны и соответствующего оборудования;

(d) Антенна, предлагаемая заявителем, будет создавать электромагнитные помехи антенне на существующих башнях или сооружениях, или антенна на существующих башнях или сооружениях будет создавать помехи для антенны, предлагаемой заявителем;

(e) Сборы, затраты или договорные положения, требуемые владельцем для совместного использования существующей башни или сооружения или адаптации существующей башни или сооружения для совместного использования, являются необоснованными; и / или

(f) Заявитель демонстрирует, что существуют другие ограничивающие факторы, которые делают существующие башни и / или конструкции подходящими.

(2) Все башни высотой более 75 футов должны быть спроектированы для совместного размещения.

(3) Башня, которая модифицируется или реконструируется для размещения дополнительных антенн связи, должна иметь такой же или менее заметный конструктивный тип, что и существующая башня.

(4) Предлагаемые коммуникационные структуры могут и поощряются к размещению на участках электрических подстанций в качестве разрешенного использования. Одиночная антенная решетка связи, совмещенная с существующей или заменяемой электрической структурой, которая несет электрические линии напряжением 69 кВ или выше, которая не увеличивает высоту более чем на 40 футов или имеет высоту менее 100 футов, разрешается в любом из следующие районы зонирования с целью совместного размещения: LI, AP-1, AP-2, RC, C-1, C-2, C-3 и OP.

(E) Разное.

(1) Подсветка. Башни не должны освещаться искусственно, кроме как для обеспечения безопасности человека или в соответствии с требованиями FAA и / или FCC, в зависимости от того, что применимо.

(2) Готовый цвет. Башни, не требующие окраски / маркировки FAA, должны быть оцинкованы или окрашены в антибликовое покрытие.

(3) Конструктивное проектирование. Башни должны быть построены в соответствии со стандартами EIT-TIA 222-E, опубликованными Ассоциацией электронной промышленности, в которые время от времени могут вноситься поправки, а также в соответствии со всеми применимыми городскими строительными / строительными нормативами.Башни должны требовать представления чертежей конструкции башни, запечатанных и проверенных профессиональным инженером, которые демонстрируют соответствие стандартам EIT-TIA 222-E, действующим на момент строительства башни. Чертежи должны быть представлены и рассмотрены на утверждение во время подачи заявки на разрешение на строительство. Опоры инженерных сетей и опоры электропередач считаются существующими опорами или зданиями, на которых разрешается размещать антенны и / или опоры без утверждения заявки на условное использование.

(4) Ограждение. За исключением ранее огороженного участка, на котором расположена башня / сооружение, вокруг каждой башни, включая опорные конструкции и / или сооружения, должен быть предусмотрен забор или стена не менее восьми футов высотой от готового уровня. Доступ к строению будет через запертые ворота.

(5) Ландшафтный дизайн. Визуальные воздействия башни и связанных с ней объектов должны быть смягчены для ближайших зрителей за счет требований озеленения и других материалов для досмотра у основания башни и вспомогательных сооружений в соответствии с § 4300 Городского кодекса землеустройства.Однако городской совет может отменить стандарты во время утверждения условного использования, если это применимо или если использование разрешено заявителем. Ландшафтный дизайн должен быть установлен снаружи необходимого ограждения. Кроме того, использование существующей растительности должно быть сохранено в максимально возможной степени и может использоваться в качестве замены или в качестве дополнения к выполнению требований ландшафтного дизайна.

(6) Вывески и реклама. Использование любой части вышки для вывесок или рекламных целей, включая, помимо прочего, название компании или ленту запрещено.

(7) Гнездование скопы. Приветствуется, но не требуется, чтобы в новые башни была встроена конструкция, обеспечивающая интегральную платформу для гнездования, чтобы направить наиболее вероятное место для гнездования скоп к месту на вышке, что снизит риск вмешательства в оборудование башни и техническое обслуживание.

(8) Критерии развития. Башни или отдельно стоящие антенны должны соответствовать минимальным критериям развития района, в котором они расположены.

(9) (а) Оставление.В случае если использование какой-либо башни будет прекращено на период 180 дней подряд, конструкция будет считаться заброшенной. Определение даты оставления должно быть сделано должностным лицом по строительству, которое имеет право запросить документацию и / или письменные показания от владельца / оператора структуры по вопросу использования. После оставления у собственника / оператора сооружения будет дополнительно 180 дней, чтобы:

1. Возобновить использование башни или передать сооружение другому владельцу / оператору, который фактически использует сооружение; или

2.Разобрали и сняли конструкцию.

(b) Ранее, в 181 день с даты оставления без повторной активации или после завершения демонтажа и удаления, любое условное использование и / или разрешение на отклонение от башни автоматически истекает.

(10) Антенны. Любая коммуникационная антенна, которая не прикреплена к вышке и которая превышает высоту здания 15 футов, должна быть одобрена в качестве условного вспомогательного использования для любой коммерческой, промышленной, профессиональной, институциональной или многосемейной структуры при условии:

(a) Связь высота антенны не превышает 40% от высоты здания;

(b) Антенна связи соответствует всем применимым правилам FAA и FCC; и

(c) Антенна связи соответствует всем применимым строительным нормам.Антенны размером менее 15 футов над высотой здания не требуют условного использования.

(11) Сменные конструкции. После утверждения должностным лицом по строительству, существующая башня может быть заменена для целей совместного размещения или иным образом без дополнительного условного использования, изменения зонирования или действий по изменению при условии, что:

(a) Существующая башня может быть изменена, перестроена или заменена на более высокая высота, не превышающая 20 футов над существующей высотой конструкции, чтобы обеспечить совместное размещение дополнительных антенн связи.Дополнительная высота не требует дополнительного понижения или разделения на расстояние. В противном случае высота башни может быть увеличена до максимальной высоты, разрешенной в соответствии с разделом (C) (1) настоящего документа, если требуемые отступы могут быть выполнены;

(b) новый объект расположен на том же участке или арендованной территории, что и существующий объект, и расположен таким образом, чтобы максимально соответствовать существующим неудачам;

(c) Существующее оборудование демонтируется в течение 90 дней после завершения замены вышки и перемещения антенны; и

(d) Если местоположение заменяемого объекта таково, что существующее средство должно быть удалено до строительства заменяющего объекта, любые временные переносные опорные средства антенны должны быть удалены в течение 30 дней после завершения строительства заменяющей вышки и перемещение антенны.

(F) Общие правила использования любительских и домашних радиоантенн или вышек. Это разделение распространяется на любительские и жилые радиоантенны или вышки.

(1) Башни должны рассматриваться как вспомогательная конструкция и должны соответствовать всем необходимым ограничениям и / или ограничениям местоположения, изложенным в этом кодексе. Антенны и / или вышки должны быть расположены только в боковых или задних дворах на любом жилом участке размером менее 20 000 квадратных футов. Ограничения относительно высоты и количества антенн должны быть только такими, как указано в кодексе.Однако некоторым типам опор, требующим оттяжек или оттяжек, разрешается выступать в зоны отступления и на них. Башни, прикрепленные к основному зданию участка, считаются соответствующими сбою, когда они установлены таким образом.

(2) Временные антенны должны быть надежно закреплены. Использование временных антенн должно быть ограничено 30-дневным периодом в течение одного календарного года.

(3) Все части антенны и / или вышки должны иметь вертикальный и горизонтальный зазор от любых электрических линий в соответствии с Национальным кодексом электробезопасности.

(4) Строительство, установка, ремонт или обслуживание антенн и / или вышек не требует разрешения на строительство; однако деятельность должна выполняться в соответствии со всеми спецификациями производителя.

(5) Антенны и / или вышки не должны быть зеркальными и не должны содержать рекламы или вывесок любого типа, за исключением идентификационных знаков владельца, изготовителя, продаж, ремонтных логотипов или вывесок, требуемых государственными и / или федеральными правилами.

(6) Все антенны и / или вышки должны соответствовать соответствующим требованиям FCC и / или FAA.

HC610E Встроенная активная спиральная антенна из иридия

Обзор

При весе всего 10 г, легкий и компактный HC610E оснащен точно настроенным спиральным элементом, который обеспечивает отличное соотношение осей и работает без заземления. Он предназначен для приема сигналов спутникового времени и местоположения Iridium (STL), используемых терминалами STL для предоставления информации о местоположении, навигации и времени по всему миру независимо от GPS / GNSS, через безопасный зашифрованный сигнал спутникового вещания, достаточно сильный для приема в помещении.

Характеристики

• Усиление LNA (28 дБ тип.)
• Отличное осевое отношение (≤ 0,5 дБ в зените)
• Защита от электростатического разряда (15 кВ)
• Поддерживает длинные кабельные трассы
• Соответствует REACH и RoHS

Льготы

• Чрезвычайно легкий (10 г)
• Превосходный прием сигнала RH с круговой поляризацией
• Повышенная точность системы
• Превосходное соотношение сигнал / шум
• Промышленный температурный диапазон
• Выносная антенна SBD

Детали

Поскольку сигналы GNSS могут быть заблокированы (намеренно или случайно) и подделаны, сигналы STL являются надежной альтернативой увеличению и аутентификации времени для приложений, таких как электрические сети, сети беспроводной связи и финансовые системы, а также положение для частных и общественных инфраструктура.

HC610E — это активная антенна Iridium, работающая в режиме только приема и позволяющая устанавливать терминалы Iridium на расстоянии десятков метров от антенны. Он также оснащен слаботочным малошумящим усилителем (LNA) и предварительным фильтром для предотвращения гармонических помех от сигналов высокой амплитуды, таких как LTE в диапазоне 700 МГц и других соседних внутриполосных сотовых сигналов.

HC610E можно установить в специальный корпус. Он имеет гнездовой разъем MCX, установленный на основании. Для крепления антенны к плоской поверхности доступно дополнительное встроенное спиральное монтажное кольцо.
Tallysman также обеспечивает поддержку при установке и интеграции встроенных спиральных антенн, чтобы позволить интегратору добиться успешной установки и получения оптимальных характеристик антенны.

Щелкните здесь для получения инструкций по установке.

Также доступна закрытая версия. Щелкните здесь , чтобы узнать о HC610.

Чертежи

2D карбид титана (MXene) для беспроводной связи

Abstract

С развитием Интернета вещей (IoT) спрос на тонкие носимые электронные устройства быстро растет.Важной частью Интернета вещей является связь между устройствами, для которой требуются радиочастотные (РЧ) антенны. Металлы широко используются для изготовления антенн; однако их громоздкость ограничивает производство тонких, легких и гибких антенн. В последнее время в игру вступили наноматериалы, такие как графен, углеродные нанотрубки и проводящие полимеры. Однако плохая проводимость ограничивает их использование. Мы показываем ВЧ-устройства для беспроводной связи на основе металлического двумерного (2D) карбида титана (MXene), полученного путем одностадийного нанесения покрытия распылением.Мы изготовили полупрозрачную антенну MXene толщиной ~ 100 нм с коэффициентом отражения менее -10 дБ. Увеличив толщину антенны до 8 мкм, мы достигли коэффициента отражения −65 дБ. Мы также изготовили метку для устройства идентификации MXene RF толщиной 1 мкм, которая позволяет считывать данные на расстоянии 8 м на частоте 860 МГц. Наше открытие показывает, что двумерный карбид титана MXene действует на глубине слоя меди или других металлов, а также дает возможность изготавливать прозрачные антенны. MXenes является наиболее проводящим, а также вододиспергируемым среди 2D-материалов, обрабатываемых на основе растворов, и открывает новые возможности для производства различных классов ВЧ и других портативных, гибких и носимых электронных устройств.

ВВЕДЕНИЕ

Подпитываемый общественным спросом на устройства, которые обеспечивают активный, эффективный и интегрированный образ жизни, существует постоянно растущая потребность в портативной и носимой электронике. С ростом развития Интернета вещей (IoT) эти устройства нуждаются в скрытой интеграции электроники радиосвязи ( 1 ) без ущерба для легкости и транспортабельности. Следовательно, необходима разработка новых маршрутов изготовления антенн.

В обычных антеннах в качестве проводников используются металлы, такие как серебро, медь или алюминий.Использование металлов продиктовано необходимостью высокой электропроводности для передачи и приема радиоволн. Однако характеристики тонких металлических антенн ограничены внутренним свойством, называемым глубиной скин-слоя, которая представляет собой толщину материала, по которому эффективно протекает электрический ток, ответственный за радиочастотное (РЧ) излучение. В массивном металле более 98% электрического тока протекает внутри слоя, толщина которого примерно в четыре раза превышает толщину скин-слоя от поверхности ( 2 ).

Глубина кожи зависит от частоты. Например, толщина пленки меди на частоте Wi-Fi или Bluetooth (2,4 ГГц) составляет 1,33 мкм. Серебро и алюминий имеют толщину скин-слоя 1,29 и 1,67 мкм соответственно, что означает, что толщина этих металлических антенн должна быть не менее ~ 5 мкм для этих применений, чтобы обеспечить достаточное пространство для прохождения электрического тока. В носимых и прозрачных устройствах толщина кожи становится ограничивающим фактором, что затрудняет изготовление тонких антенн.Были использованы другие подходы, такие как производство металлической пряжи ( 3 ). Однако изготовление гибких, конформных, простых в обращении тонких металлических антенн — непростая задача.

Чтобы преодолеть эти проблемы, в области производства устройств радиочастотной беспроводной связи были исследованы альтернативные материалы, такие как проводящие полимеры или наноматериалы. Эти материалы должны легко обрабатываться, чтобы на них можно было наносить проводящие пленки. Например, один из распространенных проводящих полимеров, поли (3,4-этилендиокситиофен) полистиролсульфонат, был использован для изготовления оптически прозрачной дипольной антенны ( 4 ) с коэффициентом усиления -4 дБ, что соответствует 40% передаваемой мощности. потери от антенны.Для повышения производительности использовались композиты с металлическими наночастицами. Например, эластичные маты из электропряденого волокна толщиной 150 мкм, покрытые наночастицами серебра, с электропроводностью ~ 5400 См / см, были использованы для создания гибких антенн ( 5 ). В последнее десятилетие углеродные наноматериалы широко исследовались в приложениях беспроводной связи. Например, для изготовления антенн использовались углеродные луковицы ( 6 ), углеродные нанотрубки (УНТ) ( 7 , 8 ) и графен ( 9 , 10 ).Другие двумерные (2D) материалы, такие как металлическая фаза 1T MoS ₂ , были исследованы для изготовления электронных устройств, работающих в диапазоне гигагерц ( 11 ). Несмотря на многообещающие экспериментальные результаты использования одномерных и двухмерных наноматериалов, теоретическое понимание этих устройств остается ограниченным. В частности, все эти наноматериалы работают при толщине ниже их прогнозируемой глубины скин-слоя (см. Более подробную информацию в дополнительных материалах). Например, сообщалось, что проводимость графеновой антенны ( 12 ) составляет 43 См / см, а при рабочей частоте 10 ГГц рассчитанная толщина скин-слоя составляет 77 мкм.Однако заявленная графеновая антенна имела толщину всего 7,7 мкм ( 12 ), а заявленное усиление достигало 1,9 дБ. Возможно, это объясняется разными механизмами распространения волн в 2D и 1D материалах. В частности, было исследовано поведение волн, распространяющихся через наноматериалы на радиочастотах ( 13 , 14 ), но полное теоретическое понимание еще не достигнуто.

Несмотря на многообещающие характеристики углеродных наноматериалов и других 2D-материалов в приложениях радиочастотной связи, их электропроводность по-прежнему относительно низкая, и для достижения приемлемых радиочастотных характеристик требуется несколько шагов, таких как введение проводящих добавок ( 6 — 12 ).Среди всех известных на сегодняшний день 2D-материалов, обработанных в растворе, 2D-пленки MXene из карбида титана после осаждения показали высокую электропроводность от 5000 до 10,000 См / см, что превышает таковые у других 2D-материалов, обработанных в растворе ( 15 ) и делает их лучшим кандидатом для изготовления антенн. Карбид титана 2D с формулой Ti ₃ C ₂ является членом семейства 2D карбидов и нитридов переходных металлов, известных как MXenes, с формулой M _{n +1} X _n , где M — это ранний переходный металл (такой как Ti, V, Nb и Mo), а X — углерод или азот.Химически синтезированные MXenes с использованием кислых растворов фторидов имеют поверхностные окончания, такие как –O, –F и –OH ( 16 ). Эти поверхностные окончания объясняют гидрофильность хлопьев MXene, которые могут расслаиваться на коллоидные растворы отдельных двумерных хлопьев ( 16 ). Хлопья MXene имеют отрицательный заряд ξ-потенциала от -30 до -80 мВ ( 17 ), образуя стабильный коллоидный раствор в различных органических и неорганических растворителях ( 18 ). Синтезированная глина MXene или коллоидный раствор может быть переработана в гибкие проводящие тонкие пленки без какого-либо связующего с помощью различных методов, включая прокатку ( 19 ), распыление ( 20 ), центрифугирование, литье в каплю ( 21 ) , и печать, что делает MXene отличным кандидатом для приложений RF.

В 2016 году тонкая пленка из Ti ₃ C ₂ и ее композиты показали способность экранировать электромагнитные помехи (EMI), сопоставимые с металлами и превосходящие другие наноматериалы аналогичной толщины ( 22 ). Здесь мы сообщаем о первых гибких дипольных антеннах MXene толщиной от 62 нм до 8 мкм, работающих в диапазонах частот Wi-Fi и Bluetooth, а также о метке устройства RFID для сверхвысокой частоты. Кроме того, подготовив линию передачи (ЛП) MXene, мы изучили распространение радиоволн через пленки MXene.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Методика синтеза MXene может быть найдена в дополнительных материалах. Вкратце, Ti ₃ C ₂ MXene был синтезирован из Ti ₃ AlC ₂ путем травления его алюминиевых слоев во фторидсодержащих кислых растворах ( 23 ). Когда селективное травление было завершено, мы промыли порошок MXene в деионизированной (DI) воде, чтобы поднять кислый pH до нейтрального. Дальнейшее расслоение произошло за счет внедрения ионов Li ⁺ между слоями и привело к образованию стабильного водного коллоидного раствора Ti ₃ C ₂ чешуек (рис.1A) подходит для изготовления пленки путем фильтрации, распыления, печати или нанесения покрытия центрифугированием. В нашем исследовании мы сосредоточены на производстве тонких пленок методом напыления для толщины пленки менее ~ 1,4 мкм и вакуумной фильтрации для толщины более 1 мкм (рис. 1А).

( A ) Схема многослойных и расслоенных форм 2D Ti ₃ C ₂ MXene. Вверху: Атомистическая модель одиночной чешуйки Ti ₃ C ₂ T _x .Одиночная чешуйка Ti ₃ C ₂ T _x имеет толщину ~ 1 нм. Отдельные расслоенные хлопья образуют стабильный коллоидный раствор (чернила MXene) и могут быть переработаны в отдельные пленки с помощью фильтрации под вакуумом или распылены с помощью воздушного распылителя на подложку. ( B ) Цифровая фотография, на которой показаны дипольные антенны MXene толщиной 62 нм (вверху) и 1,4 мкм (внизу). ( C ) Изображение распыленного MXene, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), поперечное сечение (красная пунктирная линия).На вставке — вид пленки сверху, где отдельные чешуйки Ti ₃ C ₂ выделены красными пунктирными линиями. ( D ) Картины дифракции рентгеновских лучей (XRD) пленок MXene, полученных путем вакуумной фильтрации (черная сплошная линия) и после обработки в вакууме при 150 ° C (красная сплошная линия). Термическая обработка пленки MXene сдвигает положение пика (002) MXene с 6,8 ° до 8,3 °. Такое же сравнение было проведено с напыленной пленкой MXene толщиной 1,4 мкм на ПЭТ, пленкой MXene после напыления (черная пунктирная линия), и пленка была нагрета в вакууме при 150 ° C (красная пунктирная линия).Отжиг изменил положение пика (002) с ~ 5 ° до 6,1 ° и увеличил его интенсивность. Пик около 23 ° относится к подложке из ПЭТФ. ( E ) Сопротивление листа в зависимости от толщины напыленных пленок MXene. На вставке показан коэффициент пропускания в видимом диапазоне света для самых тонких антенн. ( F ) Цифровые фотографии напыленных дипольных антенн MXene, изогнутых под разной кривизной, демонстрирующие стабильность осажденного слоя и его адгезию к подложке.

Для распыления водного коллоидного раствора MXene (чернила MXene; рис.1А). Чтобы показать разнообразие возможных подложек, мы распыляли чернила MXene на относительно гладкие листы полиэтилентерефталата (ПЭТ) и на грубые подложки, такие как целлюлозная бумага (рис. S1 и таблица S1; подробную процедуру можно найти в дополнительных материалах). Для улучшения адгезии к поверхности перед напылением на подложку применялась обработка кислородной плазмой. Используемая нами коммерчески доступная подложка из ПЭТ имела шероховатость поверхности в нанометровом масштабе (рис. S2). Преимущество распыления на ПЭТ состоит в том, что оно обеспечивает равномерное покрытие толщиной менее 1 мкм.Для антенных измерений мы фокусируемся только на пленках ПЭТ с напылением толщиной от 62 нм до ~ 1,4 мкм (рис. 1B). СЭМ-изображение поперечного сечения напыленной пленки MXene на ПЭТ показывает многослойную структуру слоев MXene (рис. 1C и рис. S3). Вид сверху пленки, покрытой распылением, показан на рис. 1С (вставка), на котором видны отдельные чешуйки Ti ₃ C ₂ (отмечены пунктирными линиями), соединенные друг с другом и образующие непрерывную проводящую пленку.

Для изготовления пленок MXene толщиной более ~ 1 мкм мы подвергли вакуумной фильтрации коллоидный раствор MXene — тот же раствор, который мы использовали для нанесения покрытия распылением.Для сравнения пленок MXene, изготовленных различными способами (напыленными или отфильтрованными), мы использовали XRD (рис. 1D). Поскольку синтез MXene включает водные растворы, молекулы воды присутствуют между отдельными двумерными хлопьями. Чтобы удалить межслойную воду и увеличить проводимость пленок MXene, мы обрабатывали их при 150 ° C в течение 24 часов под вакуумом. Диаграмма XRD для образцов после напыления на подложке из ПЭТ имеет широкий пик (002) около 5,2 °, показывая расстояние между слоями ~ 17 Å для пленки MXene.После термической обработки пик сдвигается до 6,1 ° и становится более резким, что указывает на улучшенное выравнивание чешуек и меньшее расстояние между слоями ~ 14,5 Å. Тем не менее, пленки после фильтрации имеют еще меньшее расстояние между слоями ~ 12,9 Å, а термическая обработка дополнительно удаляет воду между листами 2D MXene и приводит к расстоянию между слоями ~ 10,6 Å. Следовательно, фильтрованные пленки имеют меньше воды в структуре и более высокую проводимость, как обсуждается ниже.

Распространенным параметром для характеристики материалов для ВЧ цепей является сопротивление листа.На рисунке 1E показана зависимость сопротивления листа от толщины, измеренная с помощью линейного измерения сопротивления четырехточечным датчиком. Электропроводность отфильтрованной отдельно стоящей пленки толщиной 8 мкм составила 8000 См / см. Измерения толщины пленки MXene описаны в дополнительных материалах. Толщины ~ 600 нм и менее определялись с использованием спектрометра в ультрафиолетовой и видимой областях (УФ-видимая область) по калибровочной кривой ( 20 ), доступной для метода напыления. Процедура также описана в дополнительных материалах.Листовое сопротивление самой толстой напыленной пленки (1,4 мкм) достигало 0,77 ± 0,08 Ом / кв (рис. 1Е). Самая тонкая напыленная пленка показала 49% пропускания света при 550 нм и сопротивление листа 47 ± 8 Ом / кв. Коэффициент пропускания 49% соответствует толщине около 62 нм. Как показано на рис. 1E, сопротивление листа значительно увеличивается для толщины ≤100 нм, что, вероятно, вызвано прерывистыми соединениями чешуек из-за ограничений ручного метода нанесения покрытия распылением.

Мы подготовили и протестировали три различных типа устройств MXene, чтобы изучить три различных способа достижения РЧ-связи и демонстрации соответствующих свойств MXene: (i) дипольная антенна для изучения свойств излучения, (ii) TL для свойств распространения волн и (iii) метка RFID для изучения обратного рассеяния.

A Ti ₃ C _{2 Прямая дипольная антенна} проста в изготовлении, что делает ее идеальной для первого исследования антенны MXene. Полуволновые дипольные антенны обычно используются для радиовещания, сотовых телефонов и беспроводной связи из-за их всенаправленных свойств. Мы разработали диполь MXene на частоте 2,4 ГГц, который широко используется в приложениях Wi-Fi и Bluetooth. Общая длина диполя составляет около 62 мм (рис. 2А), что соответствует половине длины волны на рабочей частоте 2.4 ГГц. Чтобы количественно оценить характеристики антенны, мы изучили возвратные потери и характеристики излучения антенны.

( A ) Схема, поясняющая принцип работы дипольной антенны. Длина дипольной антенны соответствует половине длины волны излучаемого сигнала. ( B ) S ₁₁ параметр (коэффициент отражения) дипольных антенн различной толщины (от 114 нм до 8 мкм).Измеренные значения представлены сплошными линиями, а смоделированные значения представлены пунктирными линиями. ( C ) Коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) измеренных антенн MXene, который показывает, насколько эффективно мощность передается на антенну и согласование импеданса. Красные и синие символы обозначают КСВН медной и алюминиевой фольги соответственно. ( D ) Цифровая фотография эксперимента в безэховой камере по измерению диаграммы направленности дипольных антенн. В качестве приемной использовалась антенна Вивальди, а излучающая антенна была сделана из MXene.( E ) Типичная диаграмма направленности антенны MXene толщиной 8 мкм, измеренная в безэховой камере. ( F ) Максимальное усиление антенн MXene в зависимости от толщины антенны. Красные кружки представляют собой смоделированные значения усиления.

Параметр рассеяния S ₁₁ на входном порте был записан с использованием векторного анализатора цепей (ВАЦ) для количественной оценки обратных потерь антенны, который указывает количество мощности, отраженной в порте, по сравнению с тем, что подается на входе. ( 2 ).Неотраженная мощность поступает в антенну и частично излучается в виде энергии или теряется в материале в виде омических потерь. Обратные потери показывают условие согласования импеданса 50 Ом, как показано на рис. 2В и рис. S4 для Ti ₃ C ₂ Антенны MXene толщиной от 62 нм до 8 мкм. Антенны MXene показывают хорошее согласование импеданса. На рисунке 2B показаны антенны Ti ₃ C ₂ с толщиной от 114 нм до 8 мкм, а пиковые возвратные потери составляют от –12 до –65 дБ соответственно.Пиковые возвратные потери ниже -10 дБ обычно считаются удовлетворительным согласованием импеданса. Обратные потери MXene увеличиваются с уменьшением толщины антенны (таблица S2). Эта тенденция может частично соответствовать уменьшению проводимости, но в основном она связана с изменением сопротивления с длиной, которое более заметно уменьшается в более тонких пленках из-за ручного напыления, как показано на рис. 1Е.

Для антенны MXene толщиной 8 мкм мы измерили коэффициент отражения примерно -65 дБ, что, насколько нам известно, превосходит все антенны из наноматериалов сопоставимой толщины, измеренные на сегодняшний день, включая серебряные чернила и пасту.Даже с антенной MXene толщиной 1,4 мкм, изготовленной путем распыления коллоидного раствора на водной основе MXene, мы смогли получить коэффициент отражения примерно -36 дБ, что превосходит характеристики печатного графена толщиной 7 мкм ( 12 ), ламинированного графен ( 10 ) или напечатанные серебряные чернила ( 24 ) (таблица S2). На рисунке S5 обобщены результаты, представленные в таблице S2, и показано, что дипольные антенны Ti ₃ C ₂ MXene демонстрируют наивысшее отношение рабочих характеристик к толщине.Увеличение возвратных потерь при очень малых толщинах (то есть менее 100 нм) можно объяснить отсутствием однородности пленки из-за шероховатости подложки ПЭТ и ручного метода напыления. Кроме того, мы изготовили дипольные антенны из различных материалов MXene, Ti ₂ C и Mo ₂ TiC ₂ с фильтрованными пленками толщиной ~ 1 мкм. И Ti ₂ C, и Mo ₂ TiC ₂ имели коэффициенты отражения ниже -10 дБ, что показывает возможность изготовления антенн с использованием различных типов MXen (рис.S6A). Хотя они не так хороши, как антенны Ti ₃ C ₂ MXene, поиск лучшего MXene для применения в антеннах следует продолжить.

Мы также выполнили электродинамическое моделирование (CST Microwave Studio), и было обнаружено хорошее совпадение по всем толщинам (рис. 2B). CST Microwave Studio — это инструмент для трехмерного электромагнитного моделирования высокочастотных компонентов, который решает уравнения Максвелла путем обращения к конкретным схемам построения сетки как во временной области, так и в частотной области ( 25 ).Дипольные антенны моделируются через тонкий поверхностный импедансный слой с удельным сопротивлением, определяемым сопротивлением листа. В качестве листа ПЭТ мы рассматривали слой подложки с потерями толщиной 100 мкм. В качестве источника используется дискретный порт на 50 Ом.

Для количественной оценки согласования импеданса на рабочей частоте и разной толщине был рассчитан КСВН (рис. 2С) по формуле

КСВН — это отношение между пиковой амплитудой и минимальной амплитудой стоячей волны, возникающей из-за любого несовпадения. состояние на входе антенны, которое вызывает обратное отражение входной мощности.КСВН, равный 1, означает, что стоячей волны нет (S ₁₁ = — бесконечность) и что антенна идеально согласована ( 3 , 26 ). Как показано на рис. 2C, КСВН меньше 2 для антенн MXene с различной толщиной, несмотря на тот факт, что поверхностное сопротивление значительно увеличивается с толщиной менее 100 нм. Для справки: VSWR, равный 2, означает, что отражается 11% мощности.

Мы также изготовили дипольные антенны с использованием имеющихся в продаже металлических фольг (алюминий и медь) разной толщины (на уровне микрометров) и сравнили их характеристики с антеннами Ti ₃ C ₂ MXene (рис.2C и рис. S6). Обе антенны из меди и алюминия показали одинаковый КСВН при значительно большей толщине (рис. 2C). Это показывает, что Ti ₃ C ₂ MXene может соответствовать импедансу при очень малой толщине антенны, которая может быть легко изготовлена ​​путем одноэтапного нанесения покрытия распылением. Однако антенна может излучать не всю получаемую мощность. Часть этой мощности теряется из-за омических потерь, которые влияют на общую эффективность антенны. Таким образом, необходимы измерения излучения в безэховой камере.

Мы протестировали дипольные антенны MXene в безэховой камере, как показано на рис. 2D. Безэховая камера представляет собой экранированное помещение, которое сводит к минимуму отражения от пола, стен и потолка для создания «тихой зоны» вокруг тестируемой антенны. Диаграмма направленности регистрировалась на рабочей частоте 2,4 ГГц путем изменения углов места. На рисунке 2E показана диаграмма направленности дипольной антенны толщиной 8 мкм с типичным дипольным излучательным поведением, где максимальное излучение происходит в перпендикулярном направлении, а нули — в продольном направлении.Все диаграммы направленности можно найти на рис. S6B и S7.

Для определения количества мощности, эффективно излучаемой дипольной антенной MXene, реализованный коэффициент усиления был рассчитан со ссылкой на стандартную коммерческую медную дипольную антенну (TDK DP 2400). Использовалась методика сравнения коэффициентов усиления ( 27 ). Антенна MXene толщиной 1,4 мкм показала усиление 1,7 дБ. Значения усиления всех антенн MXene, представленных на рис. 2F, уменьшаются при уменьшении толщины. Мы провели электродинамическое моделирование коэффициентов усиления антенны MXene для аналогичных толщин, показав хорошее совпадение с набором данных (рис.2F). Моделирование также показывает, что при толщине 8 мкм антенна MXene демонстрирует максимальное усиление 2,11 дБ, что приближается к максимальному усилению идеальной дипольной антенны на полуволновой длине (2,15 дБ). Несмотря на то, что прогнозируемая толщина скин-слоя для MXene на частоте 2,4 ГГц будет 10 мкм, антенны Ti ₃ C ₂ MXene смогли эффективно излучать и обеспечивать очень хорошее согласование с эталонным импедансом при толщинах менее 1 мкм. .

Итак, мы показали характеристики антенны MXene.Кроме того, чтобы количественно оценить потери в самом проводящем материале, мы исследовали распространение электромагнитных волн в ЛЭП MXene. TL являются базовыми блоками для различных ВЧ-устройств, таких как схемы согласования импеданса, резонаторы и фильтры ( 2 ), и предназначены для передачи ВЧ-сигнала из одной точки в другую с минимальными потерями энергии из-за материала. убытки. TL также служат линией питания для антенн в цепи. Существуют различные типы TL. Мы выбрали копланарный волновод (CPW), как показано на рис.3A, в котором сигнал передается по центральному проводнику, а два боковых проводника работают как заземление. В наших ЛЭП центральный проводник имеет ширину 1,7 мм и расположен на расстоянии 0,5 мм от заземляющих проводов. Общая длина линии составляет 50 мм (рис. 3А). Для характеристики TL требуются двухпортовые измерения с помощью векторного анализатора цепей. Регистрируемыми параметрами были коэффициенты отражения (S ₁₁ ) и пропускания (S ₂₁ ). Общим параметром для оценки потерь в TL является затухание, которое можно определить как ( 12 ), где S ₁₁ и S ₂₁ представляют коэффициенты отражения и передачи соответственно.Коэффициент затухания можно обобщить, нормализовав его по общей длине. Таким образом, он становится показателем качества, не зависящим от фактической длины образца, и характеризует характеристики материала в микроволновом диапазоне.

( A ) Схематическое и цифровое фото ЛЭП MXene CPW, где MXene напылялся в виде пленки толщиной 1,4 мкм. ( B ) Затухание пленок MXene различной толщины (от 62 нм до 8 мкм) в зависимости от частоты, измеренное с использованием TL MXene.( C ) Зависимость затухания в дБ / мм на частоте 1 ГГц от сопротивления листа для различных толщин пленки MXene. ( D ) Зависимость затухания от частоты нормальной (сплошная линия) и изогнутой (пунктирная линия) ТЛ для толщины пленки MXene 1,4 мкм и 550 нм. Никаких изменений не наблюдалось, что свидетельствует о гибкости TL MXene. ( E ) Сравнение затухания в CPW различных материалов: графена ( 12 , 29 ), CNT ( 30 ), чернил Ag ( 24 ), Ag-полидиметилсилоксана ( 31 ), Au чернила ( 32 ), Al ( 33 ) и Cu ( 33 ) с 1.Ti ₃ C ₂ Пленки MXene толщиной 4 и 8 мкм.

Мы изготовили ТЛ Ti ₃ C ₂ MXene TL с теми же пленками MXene, которые мы использовали для дипольных антенн, с толщиной пленки от 62 нм до 8 мкм. На рис. 3В показано увеличение затухания с уменьшением толщины пленки ТЛ. Для ЛЭП разной толщины было проведено моделирование, которое показало хорошее совпадение с экспериментальными результатами. На рис. 3C затухание на частоте 1 ГГц в зависимости от сопротивления листа показано вместе с смоделированными данными.Отражение (S ₁₁ ), пропускание (S ₂₁ ) и затухание всех напыленных Ti ₃ C ₂ TLs MXene, а также TL Al и Cu можно найти на рис. S8. Чтобы проверить гибкость ЛЭП MXene, мы провели измерения в изгибном и нормальном режимах (рис. 3D). Никаких изменений не произошло, что делает MXene отличным кандидатом на гибкие носимые устройства беспроводной связи. Однако ранее было показано, что с увеличением количества циклов изгиба сопротивление листа увеличивается на 14% ( 20 ).Это можно было бы улучшить, используя метод центрифугирования с более равномерно распределенными хлопьями.

Чтобы сравнить антенны MXene с другими наноматериалами, мы построили графики ослабления различных антенных материалов из литературы на рис. 3E. Эти результаты показывают, что пленка Ti ₃ C ₂ MXene толщиной 1,4 мкм имеет примерно в 50 раз меньше потерь на частоте 1 ГГц, чем пленка с графеновой печатью толщиной 7,7 мкм ( 12 ) и в 300 раз меньше антенна с серебряной печатью ( 24 ), что делает Ti ₃ C ₂ MXene отличным кандидатом для производства ультратонких ВЧ-устройств.

Мы также разработали и изготовили RFID-метки MXene. Геометрия и принцип работы антенны RFID показаны на рис. 4A. Обычно эти антенны состоят из излучающей части и сегмента согласования импеданса. Соответствующий сегмент обычно представляет собой петлю, поскольку он служит для согласования входного импеданса чипа RFID, который имеет высокую емкость. Условие согласования достигается путем принудительной передачи максимальной мощности для обеспечения максимальной мощности на кристалле и максимального обратного рассеяния.В данном случае мы использовали NXP UCODE 7 (подробности см. На рис. S9). На рис. 4B показаны расстояния считывания по нисходящей линии связи трех разных RFID Ti ₃ C ₂ MXene, где каждая антенна имеет немного разные размеры петли (рис. S9), что позволяет согласовывать условия на разных частотах. Все метки MXene RFID демонстрируют диапазон считывания более 6 м в пике (рис. 4B), достигая почти 8 м при достижении максимального соответствия.

( A ) Общий принцип работы RFID.Сигнал отправляется считывателем RFID, принимается антенной RFID, подключенной к чипу RFID. С помощью чипа сигнал преобразуется и возвращается к считывателю. ( B ) Антенна MXene RFID (толщиной 1 мкм) с различными характеристическими сопротивлениями. Импеданс можно настроить путем настройки конструкции, в частности петли. Дальность считывания достигает 8 м при согласовании импеданса микросхемы.

При использовании MXene для антенн необходимо знать, что отдельные чешуйки Ti ₃ C ₂ MXene (толщиной ~ 1 нм) толщиной в несколько атомов стабильны в инертной атмосфере (Ar), но медленно разлагаются на воздухе из-за окисление.Липатов и др. . ( 28 ) показали, что, хотя проводимость однослойной чешуйки Ti ₃ C ₂ снижается на воздухе, Ti ₃ C ₂ остается очень проводящим даже после воздействия воздуха в течение 70 часов. Пакеты однослойных хлопьев Ti ₃ C ₂ , таких как отфильтрованные или напыленные пленки MXene, стабильны на воздухе. Было показано ( 15 ), что фильтрованная пленка Ti ₃ C ₂ устойчива на воздухе при хранении в течение 30 дней, что можно объяснить ее компактной складчатой ​​морфологией, которая защищает внутренние нанолисты от взаимодействия с влажным воздухом. .Чтобы полностью исключить окисление MXene, можно ламинировать готовые изделия или встроить их в защитные полимерные матрицы.

Здесь мы рассказали о первых устройствах RF MXene для беспроводной связи. Антенна толщиной 8 мкм, изготовленная из пленки двумерного карбида титана MXene, имеет коэффициент отражения -65 дБ на частоте 2,4 ГГц. Мы показали возможность изготовления антенны MXene путем одностадийной обработки распылением из коллоидного раствора (чернил) на водной основе MXene. Антенна MXene толщиной 1,4 мкм, изготовленная методом напыления, показала коэффициент усиления до 1.7 дБ. Даже при значительно меньшей толщине антенны 62 нм, где мы достигаем прозрачности, антенна все еще может работать, достигая коэффициента усиления -7 дБ. Снижение производительности, возможно, можно объяснить ограничением покрытия распылением, и оно еще не оптимизировано. Антенны MXene смогли достичь согласования импеданса в широком диапазоне толщин от 62 нм до 8 мкм. Потери, вызванные материалом, определялись сборкой MXene CPW TL. Затухание пленки MXene толщиной 1,4 мкм было в 50 раз меньше, чем у пленки 7.Графен толщиной 7 мкм и в 300 раз меньше, чем у антенны, напечатанной серебряными чернилами. Наши результаты показывают, что антенны MXene работают при меньшей толщине, чем у самых известных металлов и других материалов, и предполагаемой толщине оболочки, что позволяет создавать сверхтонкие и прозрачные беспроводные устройства.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Синтез MXene

Материал, использованный в данной работе, был синтезирован путем селективного травления атомных слоев Al из Ti ₃ AlC ₂ . Один грамм порошка Ti ₃ AlC ₂ (размер частиц <44 мкм; Карбон-Украина) постепенно добавляли к 10 мл раствора 6 мл 12 М соляной кислоты, 3 мл 49% плавиковой кислоты (Sigma -Aldrich) и 1 мл деионизированной воды ( 23 ).Смесь выдерживали на ледяной бане в течение 10 минут, а затем перемешивали в течение 24 часов при комнатной температуре. После травления смесь пять раз промывали центрифугированием в двух пластиковых центрифужных пробирках емкостью 150 мл при 3500 об / мин в течение 2 мин до тех пор, пока pH супернатанта не достигал 7-6. После этого осадок добавляли к холодному 20% раствору хлорид лития (LiCl) в воде. Смесь диспергировали ручным встряхиванием, перемешивали на ледяной бане в течение 10 минут, а затем перемешивали при комнатной температуре в течение 4 часов. После этого MXene промывали трижды, пока супернатант не потемнел, что свидетельствует о начале расслоения.Непрореагировавшие частицы Ti ₃ AlC ₂ и большие многослойные частицы Ti ₃ C ₂ разделяли центрифугированием при 3500 об / мин в течение 1 мин, а собранный супернатант использовали для распыления. Пленки Ti ₂ C и Mo ₂ TiC ₂ получали, как описано в другом месте ( 22 ).

Ti

Гладкий лист ПЭТ (TruLam, толщина 4 мил, 100 мкм) был использован в качестве подложки для напыления из-за их прозрачности и гибкости.Перед нанесением подложки из ПЭТ очищали ультразвуком в 5% растворе детергента Hellmanex III (Sigma-Aldrich) в течение 3 минут с последующей обработкой ультразвуком в деионизированной воде и этаноле с концентрацией 190. Обработка ультразвуком во всех случаях ограничивалась 3 мин. После сушки сжатым воздухом подложки очищали кислородной плазмой для удаления остаточных загрязнений и повышения гидрофильности поверхности. Плазменную очистку (Tergeo Plus Plasma Cleaner, PIE Scientific) проводили с помощью потока газа 4 sccm (стандартных кубических сантиметров в минуту) O ₂ , 50 Вт в течение 5 мин.После этого камеру продували газообразным аргоном. Поверхность ПЭТ не была идеально гладкой, как видно из изображения, полученного с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ) на рис. S1. Шероховатость очищенного ПЭТ достигает 23 нм, что может быть препятствием для нанесения очень тонких пленок MXene. Ti ₃ C ₂ дисперсию в воде загружали в распылитель. Постоянный поток воздуха из горячего пистолета над подложкой из ПЭТ обеспечивает достаточно быстрое высыхание, что делает процесс простым, быстрым и понятным.

Измерение сопротивления листа

Сопротивление листа измеряли с помощью измерений четырехточечным датчиком (Jandel ResTest).Каждое значение было измерено не менее 10 раз, и было представлено среднее значение. SD рассчитывалась как ошибка.

Определение толщины

Из-за ограничений традиционных методов измерения толщины тонких пленок был использован косвенный метод, основанный на законе Бера. Было показано ( 20 ), что зависимость между поглощением напыленной пленки MXene и толщиной является линейной. Имея соотношение между толщиной и поглощением, можно вычислить толщину.Мы измерили спектры поглощения наших пленок в УФ и видимой областях (рис. S3). В качестве эталона использовали чистый лист ПЭТ. Для толщины напыленных непрозрачных пленок толщину рассчитывали путем измерения листового сопротивления напыленных пленок и сравнения его с листовым сопротивлением отдельно стоящей пленки известной толщины.

Сканирующая электронная микроскопия

СЭМ выполняли на приборе Zeiss Supra 50VP при ускоряющем напряжении 5 кВ в режиме InLens.

Атомно-силовая микроскопия

Bruker MultiMode 8 с Si-наконечником (Budget Sensors Tap300Al-G; f ₀ = 300 кГц, k = 40 Н / м) в стандартном режиме постукивания на воздухе.

УФ-видимая спектроскопия

Использовали УФ-видимый спектрофотометр (Thermo Scientific Evolution 201). Пленку MXene, напыленную на подложку из ПЭТ, помещали в держатель предметных стекол. Чистый лист ПЭТ использовался в качестве эталона для измерений. Спектры собирались в обоих режимах — пропускания и поглощения. Для расчета толщины пленки MXene использовалось значение поглощения при 550 нм ( 20 ).

Дифракция рентгеновских лучей

Rigaku XRD Smartlab использовался для получения рентгенограмм.Используемая длина волны рентгеновского излучения составляла 1,5406 Å (Cu Kα) при 40 кВ и 44 мА, с шагом сканирования 0,02 °, диапазоном 2θ от 3 ° до 70 ° и временем шага 0,5 с, 10 мм × 10 мм оконная щель.

Электродинамическое моделирование

Электродинамическое моделирование проводилось с использованием коммерческого программного обеспечения CST Microwave Studio. Программное обеспечение решает уравнения Максвелла, используя метод конечного интегрирования (FIT) во временной области и метод конечных элементов (FEM) в частотной области.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Дополнительные материалы к этой статье доступны по адресу http: // advance.sciencemag.org/cgi/content/full/4/9/eaau0920/DC1

Ti ₃ C ₂ напыление на бумажные основы

Глубина пленки

Рис. S1. Фотография толстой пленки MXene, напыленной на ПЭТ, этикеточную бумагу и бумагу для печати.

Рис. S2. АСМ изображение ПЭТ.

Рис. S3. СЭМ-изображение антенны MXene Ti ₃ C ₂ в поперечном сечении.

Рис. S4. Коэффициент отражения Ti ₃ C ₂ MXene.

Рис. S5. Сравнение обратных потерь дипольной антенны MXene с металлами, углеродными наноматериалами, проводящими полимерами и прозрачными проводящими оксидами.

Рис. S6. Характеристики дипольных антенн из Mo ₂ TiC ₂ , Ti ₂ C MXenes и металлической фольги.

Рис. S7. Нормированная диаграмма направленности Ti ₃ C ₂ Пленочные антенны MXene.

Рис. S8. Характеристики линий электропередачи из MXene Ti ₃ C ₂ и металлической фольги.

Рис. S9. Размеры RFID-антенн из Ti ₃ C ₂ MXene.

Таблица S1.Листовое сопротивление Ti ₃ C ₂ MXene, распыленный на бумагу.

Таблица S2. Сравнение возвратных потерь дипольных антенн MXene с другими материалами.

Ссылки ( 34 — 44 )

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons с атрибуцией авторства, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что в результате будет использовано , а не для коммерческой выгоды и при условии правильного цитирования оригинальной работы.

ССЫЛКИ И ПРИМЕЧАНИЯ

1. ↵
2. ↵

   Д. М. Позар, Microwave Engineering (John Wiley & Sons, 2009).

3. ↵
4. ↵

   NJ Kirsch, NA Vacirca, EE Ploughman, TP Kurzweg, AK Fontecchio, KR Dandekar, Меандерирующая дипольная антенна RFID из оптически прозрачного проводящего полимера, in 2009 IEEE International Conference on RFID , Orlando, FL, 27 до 28 апреля 2009 г. (IEEE, 2009), стр. 278–282.

5. ↵
6. ↵
7. ↵
8. ↵
9. ↵
10. ↵
11. ↵
12. ↵
13. ↵
14. ↵
15. ↵
16. ↵
17. ↵
18. ↵
19. ↵
20. ↵
21. ↵
22. ↵
23. ↵
24. ↵
25. ↵

    C.А. Баланис, Теория антенн: анализ и проектирование, 3-е издание (John Wiley & Sons, 2005).

26. ↵
27. ↵
28. ↵
29. ↵
30. ↵
31. ↵
32. ↵
33. ↵

39. Н. Гуан, Х. Фуруя, Д. Делон, К. Ито, Радиация эффективность монопольной антенны, изготовленной из прозрачной проводящей пленки, на международном симпозиуме 2007 IEEE Antennas and Propagation Society , Гонолулу, Гавайи, 9-15 июня 2007 г. (IEEE, 2007), стр.221–224.

42. SZ Sajal, BD Braaten, VR Marinov, Микрополосковая патч-антенна, изготовленная из гибкого проводящего материала на основе графена, на Международном симпозиуме IEEE 2015 года по антеннам и их распространению и Национальном совещании по радионауке USNC / URSI , Ванкувер, Британская Колумбия, Канада, 17–25 июля 2015 г. (IEEE, 2015), стр. 2415–2416.

43. ↵

Благодарности: Мы благодарим М. Альхабеба за помощь в синтезе материалов и изготовлении устройств, А.Диллону и А. Фафарману за помощь в осаждении пленок, П. Урбанковскому за проведение XRD-экспериментов, А. Дариушу за конструктивные комментарии и предложения, А. Уиллу-Коулу за обсуждения, а также П. Лелюху и Г. Дейшеру за помощь в синтезе материалов. Источник: Y.L. и К. были поддержаны NSF через CNS 1422964. Y.G. благодарит Чарльза Т. и Рут М. Бах за поддержку в финансировании профессуры. Вклад авторов: Б.А. и Ю.Г. инициировал проект. В КАЧЕСТВЕ. выполнил синтез, изготовление устройства, базовую характеристику, измерения дипольной антенны и TL, а также проанализировал все данные.A.P. консультировал по ВЧ-моделированию и выполнил все электродинамические моделирования. Ю.Л. и К. помог А.С. в антенных измерениях. В КАЧЕСТВЕ. и Б.А. написал рукопись при участии всех авторов. Б.А. и Ю.Г. курировал проект. Конкурирующие интересы: B.A. и Ю.Г. являются изобретателями по заявке на патент, связанной с этой работой, поданной Дрексельским университетом (заявка № PCT / US2017 / 048127, подана 23 августа 2017 г.). Авторы не заявляют о других конкурирующих интересах. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах.Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть запрошены у авторов.

• Авторские права © 2018 Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки. Нет претензий к оригинальным работам правительства США. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC). Уровень техники

  Это изобретение относится к системам связи для использования в чрезвычайно низком диапазоне частот (ELF) и, в частности, к антенным системам для использования с такими системами.Системы связи ELF работают на несущих частотах, которые обычно составляют от 10 Гц до 1000 Гц и часто менее 150 Гц. Этот частотный диапазон признан очень полезным для связи на большие расстояния и для связи с подводными судами.

  Несмотря на признанные преимущества связи СНЧ, вес и размеры подходящих антенных систем создают серьезные препятствия при планировании хранения и развертывания антенных систем СНЧ. Это особенно верно, когда антенна перевозится на автомобиле или судне.

  Длина волны

  КНЧ обычно составляет около 3000 км, поэтому антенный элемент таких антенных систем, как горизонтальные и вертикальные диполи, должен быть непрактично длинным, чтобы излучать эффективно. Ранее предложенные системы связи СНЧ решали проблему развертывания, предлагая заглубление антенных элементов или использование инженерных коммуникаций в качестве антенных элементов. Поскольку вертикальные диполи предпочтительнее горизонтальных антенн из-за их более эффективного излучения энергии, также предлагалось подвешивать вертикальный диполь СНЧ на дирижабле или воздушном шаре.Эта последняя концепция обсуждается в моем патенте США No. Патент США № 4051479, выданный 27 сентября 1977 г., содержание которого включено сюда посредством ссылки. Хотя использование такой антенной системы особенно привлекательно для мобильных приложений, практическим и серьезным ограничением является вес проводника, образующего антенный элемент, который обычно представляет собой металлический провод. Для удобства антенный элемент будет описан как провод, хотя специалисты в данной области техники поймут, что антенный элемент любой формы поперечного сечения находится в пределах объема изобретения.

  Вес антенного элемента ограничивает возможности подъема антенны. Крайне желательно использовать переносимые вручную, быстро развертываемые и недорогие средства, такие как воздушные шары, воздушные змеи, парафоилы и так далее. Однако каждое из вышеперечисленных имеет ограниченную грузоподъемность, особенно когда нужно минимизировать физический размер средств развертывания, чтобы уменьшить риск обнаружения, размер хранилища и / или, если применимо, время надувания.

  Вес антенного элемента можно уменьшить за счет уменьшения диаметра антенного элемента.Однако до сих пор специалисты в данной области полагали, что диаметр проволоки нельзя уменьшить ниже критического минимума, более подробно описанного ниже, чтобы избежать коронального разряда при рабочем напряжении.

  Вертикальная антенна — это устройство с высоким импедансом, которое, соответственно, требует высоких напряжений между проводом и землей для получения токов, способных производить полезную излучаемую мощность. Провода, которые тоньше критического минимального диаметра, упомянутого выше, не могут подвергаться воздействию высоких рабочих напряжений без обильной ионизации вблизи поверхности провода.Это явление образования пространственного заряда известно как корона.

  Корона возникает, когда электрическое поле около антенного элемента вызывает разрушение воздуха. Антенны обычно работают при напряжении ниже начального напряжения короны, чтобы избежать потерь мощности короны и возникновения зашумленных токов в цепи антенны. В качестве альтернативы, диаметр антенного элемента всегда был относительно большим, чтобы избежать коронного разряда при рабочем напряжении, поскольку напряженность электрического поля, окружающего антенный элемент, обратно пропорциональна диаметру провода.

  В случае частот КНЧ, где полезная мощность излучаемого сигнала обязательно требует длинных проводящих проводов, большие диаметры приводят к тяжелым проводникам и значительной ветровой нагрузке. Соответственно, необходимы большие и / или дорогие подъемники.

  СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

  Настоящее изобретение включает антенную систему СНЧ, которая рассчитана на работу в режиме генерации коронного разряда; то есть с огибающей пространственного заряда, по существу окружающей антенный элемент.Соответственно, диаметр провода, образующего типичный антенный элемент, может быть значительно уменьшен при заданном рабочем напряжении. В качестве альтернативы, в антенный элемент заданного диаметра может подаваться значительно больший ток, чем считалось ранее достижимым, тем самым излучая большую мощность, чем обычно используемые системы с ограничением по напряжению. В обоих случаях эффективный диаметр антенного проводника увеличивается.

  Термин «ультратонкий» будет использоваться для обозначения относительного диаметра антенного элемента, используемого здесь.В частности, диаметр антенного элемента достаточно мал, чтобы обеспечить генерацию короны при рабочем напряжении, и достаточно велик, чтобы избежать чрезмерного омического нагрева.

  Использование «ультратонкого» провода в качестве антенного элемента существенно снижает или устраняет связанные с весом и хранением проблемы, связанные с предшествующими антенными системами СНЧ. Кроме того, становятся доступными улучшенные средства развертывания благодаря уменьшению веса, а также уменьшению ветровой нагрузки, связанной с более тонкой проволокой.Например, транспортные средства и суда могут поднять антенну с помощью таких пассивных средств, как воздушные змеи или воздушные шары, или таких активных средств, как пилотируемые и беспилотные летательные аппараты.

  Поскольку недорогие средства подъема могут использоваться как часть антенной системы, может быть сконструирована одноразовая антенная система СНЧ, в которой развернутый антенный элемент отсоединяется, а не втягивается.

  Следует также отметить, что антенна, сконструированная в соответствии с изобретением, может фактически излучать более полезную мощность сигнала, чем обычная антенна ELF того же веса.Основанием для этой особенности является тот факт, что мощность излучаемого сигнала для вертикального диполя СНЧ пропорциональна четвертой степени длины провода. Поскольку уменьшенный диаметр антенного элемента здесь приводит к экономии веса, эту экономию можно частично или полностью компенсировать увеличением длины антенного элемента. Таким образом, даже если имеется достаточная возможность для подъема более толстой антенны предшествующего уровня техники, рассматриваемая антенна все же обеспечивает существенное увеличение мощности излучаемого сигнала.

  Кроме того, ток, генерируемый в цепи антенны, увеличивается из-за наличия короны. Ионизация коронным разрядом добавляет компоненту тока к току, генерируемому в цепи антенны, тем самым увеличивая излучаемую мощность. Присутствие высокочастотных составляющих в излучаемом поле, вызванное током короны, не снижает эффективность передачи информации из-за естественной фильтрации высокочастотных составляющих земным / ионосферным волноводом.

  Эти и другие особенности изобретения будут объяснены более подробно в нижеследующем описании предпочтительного варианта осуществления, частью которого является следующий чертеж.

  ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

  На чертеже

  РИС. 1 — графическая иллюстрация, показывающая потери мощности, вызванные коронным разрядом, как функцию напряжения антенны.

  РИС. 2 — схематическая иллюстрация антенного элемента СНЧ с частичным подъемом, сконструированного в соответствии с изобретением.

  ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

  Для исследования потерь мощности, связанных с генерирующим коронный разряд антенным элементом СНЧ, использовался медный провод длиной 88,7 м и диаметром 0,6 м.01 см поднимался с помощью аэростата и приводился в движение нерезонансным образом от силового трансформатора. Антенна работала при напряжении переменного тока 60 Гц максимум 35 кВ, что значительно выше напряжения начала короны 10 кВ.

  РИС. 1 представляет собой графическую иллюстрацию, показывающую эмпирически выведенные потери мощности коронного разряда в вышеупомянутой вертикальной антенне как функцию напряжения антенны. ИНЖИР. 1 также показаны теоретические потери мощности, полученные в соответствии с уравнением 1: ## EQU1 ##

  Напряжение зажигания короны, В.sub.c, можно рассчитать с помощью уравнения 2: ## EQU2 ##

  Из ФИГ. 1, можно наблюдать хорошую корреляцию между теоретическими и эмпирическими значениями потерь мощности. На основе Уравнений 1 и 2 потеря мощности будет составлять всего 15 кВт для вертикального антенного элемента СНЧ, имеющего длину 3 км, радиус 0,01 см и работающего при 100 кВ в диапазоне СНЧ. Коэффициент Q системы равен 10, что является удобным рабочим значением. Излучаемая выходная мощность составляет приблизительно 10 -2 Вт.

  Использование антенной системы, содержащей массив «ультратонких» элементов, находится в пределах объема изобретения. Из-за больших длин волн, используемых в связи в диапазоне СНЧ, элементы могут произвольно располагаться на поверхности земли, если они находятся в пределах одной длины волны друг от друга. Антенные элементы могут удобно подниматься индивидуально из соответствующего удаленного центра управления. Когда N отдельных элементов массива управляются синхронно, всенаправленная выходная мощность равна N.При этом получается мощность 2 × 10 -2 Вт, несмотря на то, что сигнал от каждого антенного элемента является «зашумленным» из-за присутствия окружающей огибающей коронного разряда. Матрица из зашумленных антенных элементов обычно не обеспечивает увеличения мощности N 2. Это изобретение позволяет полю в удаленном приемнике быть свободным от шума благодаря фильтрующему действию канала распространения; а именно волновод Земля / ионосфера. Следовательно, уровень принятого сигнала равен когерентной сумме полей, создаваемых отдельными антенными элементами.Соответственно, зашумленные элементы могут образовывать эффективный массив. Конечно, необходимо поддерживать адекватное расстояние между антенными элементами, чтобы антенны не управляли друг другом. На практике достаточно расстояния, равного двух или трехкратной длине антенного элемента.

  Решетка антенных элементов предпочтительна, так как увеличивается эффективность излучения. Теоретически можно также увеличить эффективность излучения антенного элемента, просто увеличив длину. Однако увеличение длины увеличивает потери мощности в короне, ветровую нагрузку и вес антенны.Добавление синхронно управляемых антенных элементов для формирования массива эффективно формирует эквивалентный одиночный проводник, имеющий длину, равную сумме длин.

  Прочность на разрыв сверхтонкой проволоки не обязательно должна ограничивать толщину проволоки, используемой в описанной антенной системе. Альтернативный вариант осуществления изобретения включает трос, вокруг которого обычно спирально наматывается ультратонкий провод. Трос поднимается с помощью такого средства, как воздушный шар, и испытывает натяжение от ветровой нагрузки, собственного веса, веса ультратонкой проволоки и подъема подъемного устройства вверх.

  РИС. 2 — схематическая иллюстрация антенной системы СНЧ, построенной в соответствии с изобретением. «Ультратонкая» проволока 16 хранится в, как правило, свернутой в спираль конфигурации до развертывания с помощью таких средств, как катушка 18. Катушка 18 содержит в основном центральное сквозное отверстие 12, размер которого позволяет разместить трос 22. Трос 22 показан в увеличенном масштабе. для ясности, проходит в осевом направлении через отверстие 12. Часть переднего конца троса 22 соединена с частью переднего конца антенного провода 16, например позицией 20.

  Передний конец троса 22 соединен с баллоном 14 или другим средством, способным поднимать трос обычно вертикально.

  Воздушный шар надувается и раскрывается. Когда трос 22 поднимается вертикально, он заставляет антенный провод разматываться и спирально обматываться вокруг троса. На фиг. 2 для иллюстрации показана спиральная намотка антенного провода 16. На практике расстояние между петлями (например, 24, 26) может быть намного больше.

  Естественно, поддержка антенного провода тросом может быть достигнута с помощью множества эквивалентных средств.Например, леска не обязательно должна проходить через катушку, ее нужно только направить от катушки в аналогичном относительном направлении. Например, трос 22, показанный на фиг. 2 можно просто направить радиально в область над катушкой 18 для соединения с антенным проводом. В качестве альтернативы антенный провод можно предварительно обернуть вокруг троса и хранить в предварительно обернутом состоянии. Например, многожильный антенный элемент может включать один или несколько кевларов TM. жилы, оплетенные одной или несколькими «ультратонкими» жилами электропроводящих антенных проводов.

  Ультратонкая проволока, намотанная на трос, требует минимальной прочности на разрыв. Во-первых, он не несет заметной ветровой нагрузки. Во-вторых, при скручивании он не испытывает кручения из-за наматывания на трос. В-третьих, он практически не испытывает напряжения, вызванного подъемом подъемного устройства вверх. В-четвертых, из-за того, что он наматывается на трос, он по существу полностью поддерживается по всей своей длине и, соответственно, поддерживает небольшую часть собственного веса.

  Чтобы свести к минимуму собственный вес и ветровую нагрузку, страховочный трос должен быть как можно более тонким, но иметь достаточную прочность на разрыв.Примерами подходящих материалов для привязи являются дакрон, нейлон и кевлар, которые используются в высокоразвитой технологии лески. Соответственно, антенная система, в которой используются следующие компоненты, была сконструирована в соответствии с вышеуказанными критериями и испытана в полевых условиях:

   ______________________________________
  
       подъемное устройство: воздушный шар диаметром 7 футов
  
                       14.Подъемник 3 фунта
  
       трос: дакроновая леска
  
                       0,03 дюйма / диам. . раз. 9700 футов в длину
  
                       вес: 2,75 фунта.
  
                       прочность на разрыв: 50 фунтов.
  
       антенный элемент:
  
                       0.008 дюймов / диам. медная проволока
  
                       прочность на разрыв: 2,5 фунта.
  
                       вес: 1,9 фунта.
  
       ______________________________________
  
   

  Резонансная антенная система КНЧ длиной 9700 футов была построена и успешно испытана в полевых условиях с использованием вышеупомянутых компонентов, вместе с дросселем настройки 230 Генри и генератором переменной частоты и напряжения.Поскольку вертикальный антенный элемент образует конденсатор с землей, формируется настроенная цепь RLC. Специалисты в данной области техники поймут, что вышеупомянутый вертикальный проводник излучает на резонансной частоте как электрический диполь и может использоваться для передачи информации наиболее удобно с помощью хорошо известных способов частотной модуляции.

  Хотя вышеприведенное описание включает в себя подробную информацию, которая позволит специалистам в данной области техники применить изобретение на практике, следует понимать, что описание является только иллюстративным и что многие эквивалентные способы и устройства могут использоваться для осуществления изобретения.Например, антенные элементы могут быть развернуты вниз с приподнятых платформ, таких как пилотируемые или беспилотные самолеты, а не подниматься наверх.