Антенны. Аппаратура.
Когда пользуешься автоматическим тюнером в походах, начинаешь понимать, что не всегда этот тюнер может вытягивать длинные лучи, особенно когда отсутствуют или очень короткие противовесы. На помощь приходит комбинированный балун, с переключением согласования от 1:1 и 1:4. Вот его схема:
В рамках однодневного похода не всегда есть время на установку двух, а тем более трех антенн. Невольно встает вопрос многодиапазонности применяемой антенны. Но здесь, в полной мере начинает работать принцип – увеличиваем количество, теряем качество. Подавляющее большинство полевых операторов игнорируют такие характеристики антенны как поляризация, диаграмма направленности, проводимость почвы и высота установки. Делая упор на согласование цепочки трансивер – фидер – антенна. Чаще всего для этих целей используют тюнеры как самодельные, так и промышленного производства. Я не считаю нужным рассматривать эту тему, так как коллеги по хобби знают об этом наверняка больше меня. Часто применяемые в походных условиях антенны типа Фукс, Цепеллин и прочие проводники свободной геометрии, наилучшим образом соответствуют принципу наплевать на все, кто-нибудь ответит. Смоделировать антенну, которая без применения реактивных элементов работала бы хотя бы на двух диапазонах по КСВ 1.5 и меньше мне не удалось. Я покажу вариант GP близкий к такой задаче, но не как антенну полевого выхода, а скорее, как способ нетрадиционного согласования полуволнового вибратора. Антенна дважды была испытана в полевых условиях. Работа ее ничем не отличалась от четвертьволновой на 40 м. и антенны “ Верхнего света‘’ Бонч- Бруевича на 20м. Правда, на 40м пришлось все же применить КПЕ. (рис 1.)
Идея состоит в отказе трансформировать сопротивление. Вместо этого применен удлиняющий элемент. У основания антенны горизонтально расположен отрезок провода длиной в четверть волны. Чтобы не испортить диаграмму, и не отправить в зенит часть энергии, отрезок уложен таким образом, чтобы взаимно уничтожить векторы поля формируемые протекающим током. То что это так, можно видеть на диаграмме направленности приложенного файла. Кроме того, преимуществом данного способа перед J-антенной можно считать возможность ее низкого расположения над землей, что в купе с противовесами формирует малый угол к горизонту. Но это, как говорится, на любителя. Для работы на диапазоне 20м. до 2000 км. антенна совершенно не пригодна. Я сравнивал ее с InV. Порой едва слышал громкие станции Европы, и в тоже время вполне приемлемо «пацифик».
Рассматривая антенны вертикальной поляризации, стоит обратить внимание на антенну VP2E и рамочные антенны разной геометрии. Эти антенны имеют выраженную диаграмму направленности, располагаемую в перпендикуляре их площади. На рисунке 2 изображена антенна VP2E.
Как и у всех антенн вертикальной поляризации, у этой антенны мачта удерживающая полотно должна быть диэлектрической. Допустимо применение и металла. Но такая мачта должна быть оторвана от земли через изолятор. Иначе большая часть излучаемой энергии будет замкнута на землю. Так же следует обратить внимание на расположение фидера относительно полотна. Угол должен составлять 90 градусов. В этом случае импеданс равен 50 Ом. Допустимо также питать антенну с конца. Чтобы согласовать ее с выходом трансивера понадобится Г-тюнер. Это позволит обойтись без кабеля, подключив полотно непосредственно к тюнеру.
Примерно такие же характеристики по диаграмме и сопротивлению имеет предлагаемая антенна вертикальной поляризации в геометрии треугольник. Рис.3.
При приведенных размерах ее импеданс близок к 50 Ом. Это позволяет питать ее с угла, подключив полотна непосредственно к антенному гнезду трансивера. Некоторые радиолюбители в эту цепь включают тюнер. При переходе на более высокочастотные диапазоны это позволяет трансформировать многократно увеличенное сопротивление рамки к импедансу 50 Ом. Такое решение может показаться весьма элегантным. Но, посмотрим, что мы теряем, приобретая возможность одной антенной закрыть все диапазоны. А теряем мы прежде всего в диаграмме формируемого поля. Работая в диапазоне 40м, антенна отправляет основную напряженность поля под углом 25 градусов к горизонту. При переходе на 20м. диапазон основная энергия устремится в зенит. На 15 метрах картина несколько лучше. Угол около 50 градусов. Ну и на 10 метрах мы так же имеем зенитное излучение. Учитывая что основные силы охотников программы RAZA сосредоточены в европейской части России, эту антенну можно признать наиболее подходящей для активатора. Но страна наша большая. И если есть желание остаться в зоне с ночевкой, то для работы на 80 метрах на большие расстояния можно порекомендовать полу-рамочные антенны. Эти антенны имеют своим продолжением воображаемые проводники в толще земли. По счастливому совпадению импеданс таких заземленных полурамок близок к 50 Ом. Рис.4.
Стабильность характеристик таких антенн сильно критична и зависит от состояния почвы. Избавиться от зависимости можно, если воображаемый проводник заменить реальным, расположив его параллельно земле на высоте от одного до трех метров. Рис.5
Андрей UA6BFE
Антенны для выездов. Часть 2.
Итак. Диапазон сорок метров вполне пригоден для работы с охотниками программы RAZA в дневное время в ближней зоне ( до 1500км). Если условия позволяют, то для походного GP с геометрией 90 градусов и импедансом 50 Ом. нам понадобится высота мачты (дерева) 13 метров. При этом длина вертикальной части составит 11.05 метра, горизонтальной ровно 10 метров. Высота от земли до горизонтальной половины диполя 2 метра. Не очень-то легко решаемая задача.
Существуют способы замены участков длины вертикальной составляющей диполя катушками индуктивности. Но чем короче полотно, тем ниже эффективность. Другой, на мой взгляд, более интересный способ, это применение петлевого вибратора. В классическом виде линейные размеры петлевого вибратора на частоте резонанса ни чем не отличаются от размеров разрезного вибратора. Вся разница в импедансе. Сопротивление петлевого вибратора лежит в пределах от 150 до 300 ом. в зависимости от исполнения.
Перед нами стоит задача преобразования его геометрии к импедансу в 50 Ом. То, как я это делаю, будет понятно из рисунков. Высота верхней точки такого GP, при условии, – противовесы над землей на высоте 1м -7.4 метра. Эта высота в походных условиях значительно удобнее чем 13 метров классического GP. Но, при такой разности эффективность антенн одинакова. ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ условие при строительстве таких антенн - диэлектрическая мачта. Для диапазона 80м достаточна высота подвеса вершины 12 метров.
Для этого диапазона лучше использовать подходящее дерево , так как пластиковое удилище уже не выдержит веса полотна. Провод для полотен я добываю из электрического ПВ3 сечением 1мм кв. Счищаю изоляцию и шуруповертом скручиваю его в канатик.
Можно применить и изолированный провод. Но тогда каждый линейный размер необходимо уменьшить на 4 процента. В этом случае, при оптимальной настройке, КСВ составит 1.3 -1.4. Вместо возможных 1.1 при голом проводе.
Часть 1.
73! Андрей UA6BFE
Андрей UA6BFE
Уважаемые почитатели программы RAZA. Тема антенн увлекательна и бесконечна. Можно беспредельно спорить о преимуществах и недостатках. Я же посмел написать этот фолиант скорее как пособие к предстоящему выезду на природу. Оно примитивно и для опытных радиолюбителей будет не интересным. Но не стоит забывать, - среди нас все еще есть начинающие.
Антенн, даже в самом простом ее исполнении, всегда имеет различные характеристики ее физических свойств. Выезжая на природу с целью отдыха, либо активации нужно представлять себе - с кем вы собираетесь проводить QSO. Конечно, если активация предстоит из автомобиля, с собой можно взять ВСЕ. Но, активируя референции по программе RAZA, очень часто оказывается что возможен только пеший маршрут. И здесь важен каждый килограмм за спиной. Страна наша большая. И что бы вас, как активатора слышали не только ближние, но и дальние охотники, необходима антенна излучающая сигнал с малыми углами к горизонту. САМЫМ ПРОСТЫМ для активации является диапазон 20м. Очень хорошо если в зоне окажется дерево, на котором вы подвесите InV так, чтобы точка подключения кабеля оказалась на высоте 10м., и дерево при том было мало лиственным. Высоковато? Тогда снижаем антенну. И ТЕРЯЕМ дальних корреспондентов. Справедливости ради нужно сказать - InV, приближаясь к земле формирует в своей диаграмме не только горизонтальное поле, устремленное в зенит, но и поле в вертикальной плоскости в направлении горизонта. Именно благодаря ему на низких высотах удается проводить дальние связи, одновременно с ближними. Но требуется большая мощность передатчика. В случае же QRP вы с такой антенной обречены на QSO которые УДАЛОСЬ провести. Еще хуже ситуация с низким диполем. Весь сигнал летит в зенит. И уверенный прием возможен в точке отправления, ну еще может быть в соседней области.
Для проведения дальних связей в полевых условиях любой мощностью, наиболее приемлемы антенны с вертикальной поляризацией. Принято считать их очень шумными. Но это не совсем так. Вдали от цивилизации, где нет индустриальных помех, уровень шума порой не превышает 2 балла. Самый простой представитель, как и у горизонтальных антенн – диполь. Расположенный строго вертикально он обладает столь низким углом излучения что при посредственном прохождении вы не найдете с кем провести QSO. К тому же, импеданс этого диполя окажется близок к 100 Ом. Уменьшая угол между половинами со 180 до 90 градусов, мы уменьшаем импеданс до 30 Ом. При этом и угол восхождения, оторвавшись от горизонта поднимается более чем на 30 градусов. Это позволит работать уже и в средней зоне. Но сопротивление 30 Ом. слишком мало и сильно нагружает выходной каскад трансивера. У вас с собой есть анализатор? Замечательно. Расположив точку питания антенны на высоте от 1 до 2 метров и перемещая нижнюю половину диполя так, чтобы его окончание имело возможность оказаться на разной высоте, вы найдете тот угол, при котором сопротивление составит 50 Ом. ( рис. 1)
Если анализатора нет – не беда. Достаточно выбрать простейший вариант геометрии – угол 90 градусов. Расположить точку питания на высоте от 1 до 2 метров, а низкое сопротивление повысить до 50 Ом. увеличив вертикальную половину и уменьшив горизонтальную. То есть соорудив несимметричный диполь. (рис.2)
Однажды настроив такой вариант геометрии, при всяком выезде вам не придется подстраивать антенну, если только почва под ней не будет варьировать от влажного чернозема до скальной породы.
Как было сказано выше – диапазон 20 метров наиболее удобен для проведения активации на средних и длинных трассах в дневное время. Но вас ждут охотники и в ближней зоне. Наиболее подходит для ближних связей диапазон 40м. В дневное время здесь так же необходим либо низкий InV с мощностью в 100 Вт в антенне, либо полноразмерный вертикал и 5 Вт. Мощности. И если для диапазона 40 метров еще возможно установить 13 метровую мачту, то 22 метровая диапазона 80 метров выглядит как фантастика. Но ничего нет невозможного. В следующий раз я расскажу, как не применяя принципы укорочения, построить эффективные антенны на эти диапазоны с импедансом в 50 Ом. Что избавит вас от необходимости нести на себе согласующее устройство, заменив его бутербродами.
Часть 2
73! Андрей UA6BFE.
Z-match Tuner by JН5ЕSМ внешний вид тюнера.
Описание.
Схема собрана в алюминиевом корпусе размером 100 × 70 × 50 мм.
Обратите внимание, что вал переменного конденсатора C 1 должен быть изолирован от корпуса.
Схема:
Монтаж внутри корпуса:
