АНТЕННЫ ДЛЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ДИАПАЗОНОВ

Установка эффективной передающей антенны для диапазона 160 м - дело нетривиальное. Среди многих задач, которые решают сегодня любители, DX-работа в диапазоне 160 м, несомненно, одна из самых сложных. Возникающие здесь многочисленные трудности связаны не только с условиями распространения, но и с необходимостью использования передающих и приемных антенн большого размера.

Тем не менее, радиолюбители, располагающие ограниченной площадью для размещения антенн, находят решения, дающие отличные результаты. Одно из них предложил N4XX [1].

Антенна, показанная на рис.1, по форме представляет собой перевернутую букву L и изготовлена из коаксиального кабеля длиной 37,8 метра. На высоте около 21 м она изогнута (используется высокое дерево) и проходит на уровне 24 м над землей (используется другое высокое дерево). Затем она снижается до 3 м и с помощью оттяжки из нейлонового шнура крепится к забору. Антенна полностью изготовлена из кабеля RG-8X (его коэффициент укорочения равен 0,78), который закорочен на расстоянии 31,7 м от точки питания (зависит от коэффициента укорочения используемого кабеля), а также на конце антенны. Фидер в точке питания инвертирован, так что внешний проводник коаксиальной антенны становится излучателем (рис.1).

Антенна представляет собой половинку коаксиального диполя (она известна также как "сдвоенная базука"). Такая антенна довольно широкополосна. Внешний экран (оплетка кабеля) работает как четвертьволновая вертикальная антенна. Внутренний проводник, который не излучает, действует как четвертьволновой закороченный индуктивный шлейф. В качестве такового на резонансной частоте он имеет высокий импеданс. Закороченный кусок коаксиального кабеля, которым заканчивается антенна, является утолщенным излучающим элементом, что также несколько расширяет рабочую полосу частот.

Местоположение точки закорачивания антенны "Inverted L" зависит от типа использованного коаксиального кабеля. При использовании кабеля RG-8 с коэффициентом укорочения 0,66, точка замыкания должна находиться на расстоянии около 26,8 м от точки питания, хотя полная длина антенны по-прежнему равна 37,8 м.

Горизонтальный отрезок антенны после точки замыкания может быть изготовлен не только из коаксиального кабеля, но и из любого провода, включая двухпроводную линию (закороченную на обоих концах и соединенную как с внутренним проводником, так и с оплеткой коаксиальной антенной линии).

В точке питания антенна крепится к стержню заземления длиной 1,2 м, который по существу служит точкой крепления антенны и противовесов. Для поддержания антенны в натянутом состоянии и придания демпфирующих свойств использованы амортизирующий шнур и виток коаксиального кабеля. Это гораздо лучше, чем применять на конце антенны грузы и/или блоки.

Для этой антенны использованы 6 противовесов длиной 38 м и 5 противовесов длиной 19м (изолированный провод диаметром 2 мм), изогнутые там, где необходимо было обойти деревья и другие препятствия (рис.2). Некоторые из противовесов были зарыты на глубину 10 см, другие же были проложены вдоль забора. Необходимо стремиться расположить их как можно более равномерно по азимутам.

Обязательно необходимо установить хотя бы один или два четвертьволновых противовеса. Чем больше противовесов установлено, тем лучше.

КСВ антенны равен примерно 1,3:1 на частоте 1830 кГц. Пока не был установлен полный комплект противовесов, КСВ был выше. При хорошей системе противовесов для настройки антенны не требуются ни индуктивности, ни емкости.

Коротковолновиков, имеющих в своем распоряжении высокие мачты ("фермы"), может заинтересовать вертикальная антенна с "приподнятой плоскостью заземления" ("elevated ground-plane"). Конструкции таких антенн периодически публикуются в радиолюбительских журналах [2, 3]. Один из вариантов предложил Phil Ferrell (K7PF) [4]. Вертикальная антенна имеет отличные параметры для сигналов дальних корреспондентов и местных сигналов с вертикальной поляризацией. Однако Phill несколько усовершенствал базовый вариант, чтобы добиться более эффективной работы при проведении ближних QSO. Конструкцию получившейся антенны он назвал "Триполь". Располагая мачтой высотой 19,8 метра, на вершине которой установлены несколько 13-элементных антенн Yagi для УКВ-диапазона и двухдиапазонная коллинеарная вертикальная антенна Diamont X-510, имеющая длину 5,1 м, Phill подключил на уровне 6 м над землей четыре противовеса длиной 18,9 м, прикрепив их к мачте. Все четыре противовеса были соединены вместе с помощью кольца из медного провода диаметром 2 мм. Центральная жила 50-омного коаксиального кабеля соединяется с противовесами, а оплетка кабеля подключается к мачте. Детали конструкции приведены на рис.3. Полная длина получившегося вертикального излучателя с учетом антенн на верхушке мачты составила 21,9 м над приподнятой плоскостью заземления (на уровне 6 м), что чуть больше чем четверть длины волны для диапазона 80 м.

Эта вертикальная антенна имеет КСВ лучше чем 2:1 и рабочую полосу частот 400 кГц (от 3,7 до 4,1 МГц). Входное сопротивление в диапазоне 75 м составило 32...34 Ом (реактивное сопротивление - 0...20 Ом).

В данной антенне противовесы являются активными элементами, что оказалось очень важной особенностью при ее дальнейшей модернизации. Phill обнаружил сходство в работе четырех приподнятых четвертьволновых противовесов и пары невысоких горизонтальных диполей, расположенных под прямым углом друг к другу, и у него возникла идея антенны "триполь" (tripole antenna).

Если рассматривать четыре противовеса как два полуволновых диполя, то достаточно придумать способ их запит-ки, чтобы получить антенну с изменяемой конфигурацией-два горизонтальных диполя и вертикальная антенна с приподнятой плоскостью заземления.

Для коммутации точек питания антенны были использованы три реле, имеющих двухполюсную группу переключающих контактов. Одно из реле меняет вертикальную антенну на внутренний симметричный фидер, остальные реле подключают фидер к одной из пар про-тивововесов, которые становятся горизонтальными полуволновыми диполями (рис.4). Неиспользованная пара противовесов остается соединенной вместе в центре, но поскольку она перпендикулярна запитываемому диполю, наводимый на ней ВЧ-ток очень мал.

На рис.5 показано подключение контактов реле, а также приведена схема простого антенного переключателя и соединения катушек реле. Использовались реле на 12 В с сопротивлением обмоток 160 Ом и контактами, рассчитанными на ток 15 А.

Реле располагаются в пластиковой коробке и залиты эпоксидной смолой. Все ВЧ-соединения сделаны короткими кусками медного изолированного провода диаметром 1 мм.

Согласующий трансформатор 1:1 (balun) установлен в коробке вместе с реле, поэтому его тороидальный сердечник должен "вписываться" в габариты коробки. Обмотка трансформатора содержит девять витков двух изолированных проводов диаметром 1 мм и длиной 30 см. В качестве обмотки вместо медного провода можно использовать 50-омный коаксиальный кабель. Параметры согласующего трансформатора не очень критичны.

В среднем положении переключателя подключается вертикальная антенна с "приподнятыми противовесами", а в крайних положениях используется один из горизонтальных диполей.

Работать на передачу можно на ту антенну, которая дает более сильный сигнал при приеме, а при ухудшении условий приема использовать антенну с лучшим отношением сигнал/шум. Переключение между вертикальной и горизонтальными антеннами заметно изменяет нагрузку для передатчика, однако его подстройка может и не потребоваться. В зависимости от высоты мачты и установленных на ее вершине конструкций (тросы растяжек или антенны) и реального расположения противовесов, триполь может оказаться эффективным на других НЧ-ди-апазонах (160 или 40 м).

Схемы антен указанные ниже можно скачать с файловых обменников

GP с ёмкосиной нагрузкой        Антенна Базука        на 144-146 Мгц

Шестидиапазонная направленная антенна  RW1AU

Антенна на 80 м. Практический опыт построения антенн.

Антенна бедного радиолюбителя.    Уголковый отражатель.

Антенна с переключаемой диаграммой направленности.

Антенна для НЧ диапазонов.   YAGI на 2х метровый диапазон

Вертикальная антенна с мачтой резонатором.

Двухдиапазонная на НЧ 80 и 160 метров

Дистанционнонастраиваемая рамочная антенна.

Многодиапазонная КВ антенна.

Многодиапазонные вертикальные КВ антенны.

Многодиапазонный вертикал.

Полуволновая рамочная антенна G2QT.

Простые КВ антенны.   Укороченные на 160 метров.

Симметричный полуволновый вибратор.

Трёхэлементная вертикальная антенна.

Широкополосная антенна.

широкополосный вертикальный излучатель

Шлейфовая вертикальная 20-40 метровый диапазон.

В результате экспериментов по применению на KB диапазонах дискоконусной антенны DJ4GA удалось создать простую, но эффективную антенну, предназначенную для работы в диапазоне 40 м. По виду она напоминает образующую дискоконусной антенны, а ее габаритные размеры не превышают габаритных размеров обычного полуволнового диполя (см. рисунок).

Сравнение этой антенны с полуволновым диполем, имеющим такую же высоту подвеса, показало, что она несколько уступает диполю при ближних (SHORT-SKIP) связях, но существенно эффективнее его при дальних связях и при связях, осуществляемых с помощью земной волны. Описываемая антенна имеет большую полосу пропускания по сравнению с диполем (примерно на 20%), которая в диапазоне 40 метров достигает 550 кГц (по уровню КСВ < 2).

При соответствующем изменении размеров антенна может быть применена и на других диапазонах. Введение в антенну четырех режекторных контуров, подобно тому, как это сделано в антенне типа W3DZZ, позволяет реализовать эффективную многоднапазонную антенну.

Питание антенны осуществляется коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом.

Многодиапазонная антенна с переключаемой диаграммой направленности.

Проблема создания достаточно эффективной многодиапазонной антенны в условиях ограниченного пространства, требующей относительно невысоких затрат, волнует многих радиолюбителей. Хочу предложить еще один вариант антенны "бедного радиолюбителя", удовлетворяющий этим требованиям. Она представляет собой систему слопперов с переключением диаграммы направленности, работающую на диапазонах 3,5, 7, 14, 21, 28 МГц. В основу положен принцип работы антенн конструкции RA6AA и UA4PA. В моем варианте (рис 1) с вершины 15-метровой мачты под углом около 30 40° к земле идут 5 лучей, которые одновременно выполняют роль верхнего яруса оттяжек Лучей может быть и больше, но желательно не менее 5. Общая длина каждого луча — 21 м, из нее вычитается около 80 см на отвод к коробке реле и около 15 см на крепление изолятора в нижней части луча. Таким образом, реально длина каждого луча составляет около 20 метров. Антенна питается коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом длиной около 39,5 метра. Длина кабеля критична - вместе с длиной лучей она должна составлять 1 длину волны на диапазоне 80 метров. Все лучи в исходном состоянии подключены к оплетке кабеля. Выбор необходимого направления производится непосредственно на рабочем месте, при этом соответствующее реле подключает луч выбранного направления к центральной жиле кабеля. Как и у большинства направленных антенн, подавление боковых лепестков выражено сильнее, чем заднего, и составляет в среднем 2 3 балла, реже — 1 балл. Проводилось сравнение с логопериодической антенной RB5QT [1], подвешенной на высоте около 9 м над землей в направлении восток-запад. На 7 МГц слоппера выигрывали в этих направлениях на 1- 2 балла.

Конструкция. Мачта — телескопическая, от Р-140, стоит на земле без дополнительного заземления, без диэлектрических вставок. Лучи — из полевого телефонного кабеля П-275 (2 провода по 8 стальных и 7 медных проводников в каждом), хорошо пропаяны с использованием кислоты. Коаксиальный кабель 75 Ом. Возможно применение кабеля с любым волновым сопротивлением, а также открытой двухпроводной линии с сопротивлением 300 600 Ом. Реле применяется типа ТКЕ52 с напряжением питания около 27 В с запараллеленными контактами, но можно применять и другие — исходя из мощности передатчика. Для питания реле применяется отдельный четырехпроводный кабель. Такая схема (рис 2) позволяет питать 6 реле, у меня в силу местных условий стоит 5. Для переключения напряжений используются кнопки П2К с зависимой фиксацией Размеры антенны и линии питания можно изменить в любую сторону, пользуясь формулой L2=(84,8-L1)*K, где L1 — длина одного плеча, L2 — длина линии питания; K — коэффициент укорочения (для кабеля — 0,66, для двухпроводной линии — 0,98). Если получившейся длины линии недостаточно, в формуле вместо 84,8 необходимо подставить 127,2. Для укороченного варианта можно подставить в формулу 42,4 м, но в этом случае антенна будет работать только на частотах выше 7 МГц.

Настройка. В настройке антенна практически не нуждается, главное - соблюдение указанных размеров лучей и кабеля. При проведении измерений ВЧ-мостом оказалось, что антенна резонирует в пределах любительских диапазонов, и ее входное сопротивление находится в пределах 30 400 Ом (см таблицу), поэтому желательно применять согласующее устройство. Я использовал рекомендованный UA4PA параллельный контур с отводами. В диапазоне 160 м данная антенна не работает — резонансная частота 1750 кГц выбрана для того, чтобы в остальных диапазонах резонанс находился в пределах диапазона.

1750               20

3510               270

3600               150

7020            360

7100            400

10110             50

14100             260

14250             200

14350             180

18000              50

18120              50

21150             190

21300             180

21450             160

24940             59

25150             50

28050             160

28200           200

28500             130

29000              65

29600              30

МОРКОВКА НА ДИАПАЗОНЫ 3.5 - 28 Мгц

Прототипом этой антенны была антенна, предложенная UW4HW ("Радио", N 12/1968 г), и вариант этой антенны UA6HKH ("Радио" N 9/1981 г.). Мой вариант этой антенны работает от 3,5 до 28 МГц.

Будучи в г.Ессентуки (UY5AP/UA6H), я познакомился с Георгием - UA6HVX, у которого была установлена антенна, аналогичная UW4HW, высотой 20 м. Антенна отлично работала на 3,5 МГц и неплохо на 1,8 МГц! Тогда я переделал свою GP на 7 МГц в такую антенну, но с высотой 10,2 м рис.1. Антенна работает с 1986 г. Проведены сотни DX QSO на различных диапазонах. На 3,5 МГц JA дают 569 при выходной мощности 120W. На всех остальных диапазонах практически отвечают все DX, которых я слышу. При выходной мощности 0,5 Вт имеется QSO с NM7G на 14 МГц, который оценил мои сигналы на 449. КСВ по диапазонам: 3,5 МГц - 1,2,7 МГц - 1,2; 10 МГц - 1,2; 14 МГц - 1,1; 21 МГц - 1,3; 28 МГц- 1,2.

Антенна растянута двумя ярусами оттяжек. Горизонтальные распорки изготовлены из металлических трубок с внутренним диаметром 10 мм, которые насаживаются на болты диаметром 10 мм, приваренные головками к скобам (позиция Б). На других концах трубок укреплены роликовые изоляторы, к которым прикрепляются провода. В верхнюю часть мачты укреплена вставка, равная внутреннему диаметру мачты с центральным отверстием под М4. Сюда привинчивается шайба из двустороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 - 2 мм (позиция А).

Обе фольгированные стороны шайбы надо спаять. В семь отверстий шайбы вставляются концы проводов и к ней припаиваются. Шайба привинчивается винтом М4. Таким образом, на макушке мачты получается и механический и электрический контакт проводов антенны.

Седьмой провод нужен для устранения плохих контактов в сочленении мачты и идет вдоль мачты, соединяется с противовесами и оплеткой кабеля. В нижней части антенны 6 проводов продеты в отверстия Г-образных изоляторов (позиция В) и соединяются между собой в виде кольца.

Эти изоляторы прикреплены к мачте изолентой. К этому кольцу припаивается жила кабеля. Оплетка кабеля - к противовесам, которые подсоединяются попарно к четырем болтам на металлическом подпятнике антенны, расположенном на плоской крыше. Таким образом, все соединения рабочей части антенны пропаяны и не подвержены климатическим воздействиям, что очень важно! Если еще подсоединить четыре противовеса длиной по 20,4 м, то антенна будет лучше работать на 3,5 МГц.

В.МАРКОВ (UY5AP), 252045, Киев, а/я 15.

(РЛ 5-92)

Антенна Sloper

Антенна Slореr (англ. SLOPE - наклонять) – одна из наиболее простых и распространенных. Особенно часто радиолюбители используют ее в диапазонах 160, 80 и 40 метров, где для проведения DХ связей очень важно иметь прижатое к земле излучение в вертикальной плоскости. Существует несколько вариантов конструкций этой антенны [1]. На рис. 1 показан Slореr длиной 1/2λ.

Применение согласующего устройства во многодиапазонном варианте не принесет антенне эффективную работу на ВЧ диапазонах, поскольку применяется линия передачи коаксиального типа.

Между выходом согласующего устройства и точкой питания антенны, т.е. в кабеле, КСВ не меняется. На ВЧ диапазонах кабель будет находиться под высоким КСВ. Следовательно, реально эта антенна только для диапазонов 160, 80, 40 метров.

Удлиняющую катушку 160-метрового диапазона выполняют на диэлектрическом каркасе диаметром 41 мм, 68 витков (намотка виток к витку), провод ПЭВ – 1 мм. Индуктивность около 87, 2 мкГн. После намотки катушку несколько раз обрабатывают водоотталкивающим клеем и высушивают при высокой температуре. Так как заземленная мачта здесь является составной частью антенны, металлические оттяжки должны быть разбиты изоляторами. Настраивается антенна с помощью КСВ метра в местах, показанных на рис.3.

Наиболее эффективной является антенна Slореr длиной 1λ (рис. 4).

Такая антенна требует несколько большую площадь для установки, но это оправдывается эффективной ее работой. Rвх – 75 Ом.

Общая длина антенного полотна определяется по формуле:

L(м) = 936/F (МГц) х 0,3048.

Сторона А(м) = 702/F (МГц) х 0,3048.

Сторона В(м) = 234/F (МГц) х 0,3048.

Если установить на одной мачте 3-4 такие антенны, то с помощью антенного коммутатора можно выбирать различные направления излучения. Антенны, не участвующие в работе, должны автоматически заземляться.

Однако самой эффективной конструкцией из представленных антенн является система K1WA[2], которая состоит из пяти переключаемых полуволновых диполей. В этой системе один диполь находится в работе, а четыре остальных, с разомкнутыми на концах отрезками кабеля длиной 3/8λ, образуют рефлектор. Таким образом производят выбор одного из пяти направлений излучения антенны. Усиление у такой антенны по отношению к полуволновому диполю – около 4 дБ. Подавление вперед-назад – до 20 дБ.

Игорь Подгорный, EW1MM.

г. Минск

ew1mm@mail.ru