Многодиапазонная вертикальная антенна

Вертикальные антенны "Ground Plane" не обладают широкополосностью и без подстройки могут работать только в узкой полосе частот.

Так называемые "толстые" вертикальные антенны, излучающая поверхность которых имеет разнообразные формы, свободны от этого недостатка и удовлетворительно работают в диапазоне частот с коэффициентом перекрытия до 3. Наибольшее распостранение получили конические (рис.1а ) и экспоненциальные (рис.1б ) антенны.

Рис.1

Волновое сопротивление конической антенны постоянно вдоль ее длины и зависит от угла альфа при вершине конуса. Широкополосные свойства антенны возрастают с увеличением угла альфа и достигают оптимума при 60...70 градусов; в этом случае волновое сопротивление антенны равно примерно 70...80 Ом.

Экспоненциальная антенна, волновое сопротивление которой возрастает вдоль ее длины приблизительно по экспоненциальному закону, обладает такими же широкополосными свойствами, как коническая. В то же время экспоненциальная антенна имеет большое преимущество - ее максимальный диаметр в 3 раза меньше, чем конической.

Для коротковолнового диапазона практически не представляется возможным осуществить антенну со сплошной излучающей поверхностью в виде фигур, изображенных на рис.1. Подобные антенны выполняют из трубок или проводов. Для экспоненциальных антенн, кроме того, плавную огибающую заменяют ломанной.

На радиостанции UW4HW используется экспоненциальная антенна на диапазон 14, 21 и 28 МГц, конструкция которой показана на рис.2 . Излучающая система антенны образована шестью проводами, расположенными в вертикальных плоскостях под углом 60 градусов один к другому.

Рис.2

В основании и на вершине антенны провода электрически соединены вместе и с помощью изоляторов укреплены на несущей мачте. Последняя изготовлена из трех одинаковых по длине отрезков труб, соединенных изолирующими вставками. В качестве несущей мачты можно использовать также деревянный шест. Форма антенны обеспечивается распорками, укрепленными на уровне одной трети общей высоты антенны. Каждая распорка заканчивается изолятором, через который проходит провод антенны.

При необходимости можно отказаться от установки распорок и обеспечить форму антенны с помощью растяжек, крепящихся к проводам в точке перегиба с применением изоляторов. В этом случае, если мачта имеет достаточную жесткость, можно обойтись без дополнительных растяжек.
Питание антенны осуществляется с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. Центральную жилу подсоединяют к нижней точке антенны, а экранирующую оплетку - к хорошему заземлению при установке антенны непосредственно на земле или к искусственной земле, если антенна устанавливается на крыше дома.

Искусственной землей может служить металлическая крыша или шесть горизонтальных проводов, радиально расходящихся от основания антенны. Провода искусственной земли располагаются в одних вертикальных плоскостях с соответствующими излучающими проводами антенны и имеют длину, равную длине излучающих проводов.

Антенна и искусственная земля выполнены из медного провода диаметром 1,5 мм. Практически измеренные значения КСВ в диапазоне частот 14,0; 21; 29,7 МГц находятся в пределах 1,2...1,9. Расчет размеров антенны для других диапазонов частот несложно произвести, задаваясь длиной проводов антенны в пределах:

и углом альфа у основания антенны в пределах 60...70 градусов. Опыт использования этой антенны показывает, что по характеристикам она превосходит антенну "Ground Plane" и благодаря простоте исполнения может успешно применяться в радиолюбительской практике.

Инж.Ю.Матийченко (UW4HW), мастер спорта. "Радио" №12/1968 год

Комментарии к статье:

Вертикальные многодиапазонные антенны

(Описание и практические конструкции для применения)

Предлагается рассмотреть способы построения и реальные конструкции многодиапазонных вертикальных штыревых антенн диапазона коротких волн. Все антенны просты в наладке и обеспечивают высокие параметры при работе в эфире.

Практика показывает, что дефицит свободного пространства в городской черте (это в основном крыши домов) для размещения радиолюбительских КВ антенн и увеличение числа открытых любительских диапазонов, привело к усилению популярности многодиапазонных вертикальных антенн. Ведь именно многодиапазонные вертикальные антенны не занимают много места для своей установки. При помощи вертикальных антенн возможна организация радиолюбительской связи и в городских условиях.

Трёхдиапазонная вертикальная антенна

При недостатке места на крыше многоквартирного дома для установки отдельной вертикальной антенны на каждый верхний любительский КВ диапазон можно использовать комбинированную трёхдиапазонную антенну. Схема такой антенны показана на рис. 1.

Рис. 1. Комбинированная трёхдиапазонная антенна

Три (3) четвертьволновых вибратора подключаются параллельно к центральной жиле коаксиального кабеля. Не менее двух четвертьволновых противовесов для каждого диапазона работы антенны подключаются к оплётке коаксиального кабеля.

В табл. 1 приведено сочетание диапазонов, на которых параллельно включенные вибраторы антенны оказывают минимальное влияние друг на друга. Использование более трех вибраторов для выполнения многодиапазонной вертикальной антенны не целесообразно. Ёмкостная составляющая импеданса многодиапазонной вертикальной антенны будет сравнима с активной частью её входного сопротивления на верхних диапазонах работы антенны, в результате чего эффективность работы антенны на них значительно падает.

Таблица 1. Сочетание диапазонов работы комбинированной трёхдиапазонной антенны

Конструкция этой многодиапазонной антенны зависит только от реальных возможностей самого радиолюбителя. Вибраторы антенны могут быть жёстко прикручены к металлическому уголку, как это показано на рис. 2.

Если упругость вибраторов не позволяет достигнуть жёсткости конструкции антенны, то расстояние между ними относительно друг друга, может быть зафиксировано при помощи пластиковых изоляторов, как это показано на рис. 3.

Наоборот, достаточно жёсткие вибраторы антенны могут располагаться веером, как показано на рис. 4.

Штыри для работы на высокочастотных диапазонах могут быть выполнены из медных или дюралевых трубок, могут быть растянуты из толстого медного провода. На конце коаксиального кабеля питания желательна установка высокочастотного дросселя.

Рис. 2. Расположение вибраторов антенны на металлическом уголке

Рис. 3. Фиксация вибраторов антенны

Рис. 4. Веерное расположение вибраторов антенны

Количество резонансных противовесов, используемых с многодиапазонной вертикальной антенной, должно быть не менее двух для каждого диапазона работы антенны. В случае размещения антенны на небольшой высоте над металлической крышей и хорошего контакта оплётки коаксиального кабеля с этой крышей, многодиапазонная вертикальная антенна может быть использована без противовесов.

Трёхдиапазонная антенна для низкочастотных диапазонов

На низкочастотные КВ диапазоны вибраторы антенны целесообразно выполнить из медного провода диаметром 1-2 мм. На низкочастотных диапазонах влияние окружающих антенну предметов на нее будет высоким. Следовательно, скорей всего потребуется подстройка длины каждого вибратора на каждом диапазоне работы антенны.

При выполнении антенны необходимо предусмотреть конструктивную возможность для такой подстройки. Для этого вибраторы антенны целесообразно выполнить чуть больше чем четверть длины волны. Настройку вибраторов многодиапазонной вертикальной антенны в резонанс на каждый диапазон работы в этом случае целесообразно производить с помощью укорачивающих конденсаторов, как это показано на рис. 5.

Рис. 5. Настройка вибраторов антенны в резонанс при помощи укорачивающих конденсаторов

Конечно, настраивать антенну в резонанс при помощи укорачивающих конденсаторов можно не только на нижних коротковолновых диапазонах но и на верхних. Ёмкость укорачивающего конденсатора может быть до 100 пФ при работе вибраторов антенны в диапазонах 6-17 м, до 150 пФ при работе вибраторов антенны в диапазонах 20-30 м, 200 пФ при работе вибраторов антенны в диапазонах 40-80 м, и до 250 пФ при работе антенны на 160 м.

Следует обратить серьёзное внимание на то, что на конце коаксиального кабеля питания вышеописанных антенн должен быть установлен высокочастотный дроссель. Этот дроссель препятствует затеканию высокочастотных токов на внешнюю оболочку коаксиального кабеля, которая в этом случае будет служить излучающей частью антенны. Это приведет к увеличению уровня помех при работе антенны на передачу. Наиболее простая конструкция такого высокочастотного дросселя — это 10 — 30 ферритовых колец, туго одетых на конце коаксиального кабеля.

Можно использовать ферритовые трубки, которые одеваются на шнуры мониторов компьютеров. Такие ферритовые трубки также вполне успешно можно использовать для создания высокочастотных дросселей на конце коаксиального кабеля антенны.

Вертикальный штырь в работе многодиапазонной антенны

Среди радиолюбителей распространено использовать один вертикальный вибратор для работы на нескольких любительских диапазонах. Однако простым подбором физической длины вибратора антенны невозможно подогнать его входное сопротивление к волновому сопротивлению коаксиального кабеля на нескольких любительских диапазонах. Следовательно, невозможно использовать коаксиальный кабель для прямого питания такой антенны. В этом случае для питания вертикальной антенны вполне возможно использовать двухпроводную открытую линию. Двухпроводная линия допускает работу с большим значением КСВ.

В такой конструкции антенной системы двухпроводная линия на одном конце подключается непосредственно к штырю антенны, а другой конец двухпроводной линии через согласующее устройство подключается к трансиверу. Схема многодиапазонной вертикальной антенны с питанием по двухпроводной линии показана на рис. 6.

Рис. 6. Схема многодиапазонной вертикальной антенны с питанием по двухпроводной линии

Антенна состоит из штыря, длиной LА и минимум четырех противовесов длиной LС. Для эффективной работы вертикальной антенны, штырь которой не настроен в резонанс с излучаемым ей сигналом, необходимо, чтобы электрическая длина штыря была не менее 1/8 длины волны. При такой длине активное входное сопротивление штыря составляет около пяти Ом. Эта та крайняя величина входного сопротивления антенны, которое еще поддается удовлетворительному согласованию при питании штыревой антенны при помощи двухпроводной линии. Следовательно, для того, чтобы антенна работала в любительских диапазонах 6 — 80 метров, достаточно, чтобы длина ее вертикальной части была равна не менее 5 метров.

Как указывается во многих радиолюбительских источниках, для работы такой суррогатной вертикальной многодиапазонной антенны необязательно использовать резонансные противовесы, которые, безусловно, улучшают работу антенны, но в то же время значительно усложняют ее конструкцию. Вполне достаточно четырех противовесов длиной равной высоте штыря.

До сих пор среди радиолюбителей нет единого мнения, какой длины штырь необходимо использовать для создания многодиапазонной вертикальной антенны с питанием по двухпроводной открытой линии. Есть два противоположных мнения о длине штыря. Первое, что штырь должен иметь резонансы на верхних любительских диапазонах, на которых используется антенна, и другое, что не обязательно, чтобы штырь имел резонансы на диапазонах работы антенны.

Теоретически, для работы этой антенны нет разницы, используется ли штырь резонансной длины, либо резонанс штыря лежит вне любительского диапазона и, следовательно, будет требоваться компенсация реактивной части импеданса антенны посредством согласующего устройства. На практике, однако, может даже оказаться, что эффективнее будет работать многодиапазонная нерезонансная штыревая антенна, питаемая по двухпроводной линии. Часто, используя двухпроводную линию, более просто осуществить согласование нерезонансного штыря, чем в случае использования штыревой антенны имеющей резонансы на нескольких любительских диапазонах.

Антенна резонансной длины обязательно будет иметь на каком-либо любительском диапазоне входное сопротивление равное несколько тысяч ом, т.е. будет узел напряжения на ее входе. Это может усложнить согласование штыря с линией передачи и далее с согласующим устройством на резонансном диапазоне. Поскольку все же число сторонников резонансных и нерезонансных штыревых многодиапазонных антенн почти одинаково, разберем оба эти варианта выполнения антенны.

Классической нерезонансной конструкцией многодиапазонного вертикального штыря, используемого радиолюбителями мира необходимо признать антенну WB6AAM, рассмотренную в литературе . Штырь антенны и ее противовесы имеют длину равную 6,1 метра. В табл. 2 приведены значения коэффициента усиления антенны WB6AAM относительно четвертьволнового несимметричного вибратора работающего на сравниваемом диапазоне. Как видно из этой таблицы, параметры этой антенны весьма хороши на диапазонах 6 — 20 метров, удовлетворительны при работе в диапазонах 30-40 метров, и антенна может быть использована для вспомогательной работы на диапазоне 80 метров.

В литературе радиолюбителем DL2JWN приведено описание нерезонансной антенны с длиной вертикальной части и противовесов равной по 6,7 метра. Очевидно, что параметры антенны DL2JWN незначительно отличаются от параметров антенны WB6AAM. Практически, для работы антенны нет разницы, какая длина штыря используется для построения многодиапазонной вертикальной антенны, или 6,1 или 6,7 метра. Длина штыря зависит только от удобства использования тех или иных материалов для выполнения многодиапазонной антенны.

Таблица 2. Значения коэффициента усиления антенны WB6AAM

Давайте рассмотрим многодиапазонные вертикальные антенны с питанием по двухпроводной линии и имеющих штырь, резонансной длины для некоторых ее диапазонов работы. Антенна, с высотой вертикальной части и длиной противовесов по 508 см описана радиолюбителем с позывным W4VON в литературе . Эта антенна работает в резонансном режиме на диапазонах 10 и 20 метров. Высота антенны W4VON меньше, чем высота антенны WB6AAM. Следовательно, антенна W4VON работает немного менее эффективно, чем антенна WB6AAM. Антенна W4VON питается при помощи двухпроводной линии, указывается на возможность ее работы в любительских диапазонах 10 – 80 метров.

Вертикальная многодиапазонная антенна с длиной вертикальной части 10 метров и тремя противовесами такой же длины описана радиолюбителем с позывным W1AB в литературе . Антенна имеет резонансы на любительских диапазонах 10, 20 и 40 метров. Эта антенна, вследствие относительно большой длины вертикальной части может обеспечить работу не только на диапазонах 10 — 80 м, как указано в ее описании, но и на диапазоне 160 метров. Усиление ее будет примерно в полтора раза выше по сравнению с вертикальной антенной WB6AAM (см. табл. 2). Конечно, при наличии достаточного места для размещения антенны, при наличии материалов, опыта установки высоких вертикальных антенн, лучше использовать многодиапазонную антенну с длиной вертикальной части составляющей 10 и более метров.

Двухпроводная линия передачи для питания многодиапазонных вертикальных антенн может быть использована с любым волновым сопротивлением. Это может быть самодельная двухпроводная линия имеющая случайное волновое сопротивление, можно использовать стандартный ленточный кабель, например типа КАТВ.

При мощности, подводимой к антенне не более 100 ватт, можно использовать в качестве двухпроводной линии передачи телефонный двухпроводный кабель типа ТРП, ТРВ, ПРПП, который среди радиолюбителей больше известен под названием «лапша». К сожалению, этот кабель при его эксплуатации под действием атмосферных условий обычно через несколько лет выходит из строя. Это происходит вследствие разрушения пластиковой наружной изоляции, и вследствие этого, окисления жил линии передачи. Линия передачи с окисленными жилами совершенно непригодна для использования в качестве линии передачи высокочастотной энергии.

Антенны с питанием по открытой линии передачи используются радиолюбителями все еще редко. Это, на мой взгляд, можно объяснить только отсутствием в продаже недорогих открытых линий передачи, которые могут работать достаточно долгое время под воздействием атмосферных условий. Использовать самодельные открытые линии передачи не всегда удобно. Доступный радиолюбителям телефонный кабель ТРП, ТРВ, ПРПП «живет» на открытом воздухе только 2 — 3 года. Это ограничивает его использование для построения антенн.

Однако в последнее время в широкой продаже и по приемлемым ценам начинают появляться двухпроводные импортные линии передачи (типа нашего КАТВ) различных волновых сопротивлений. Можно надеяться, что интерес к многодиапазонным вертикальным антеннам с питанием по двухпроводной линии среди радиолюбителей возрастет снова.

Антенна UA1DZ

Именно из-за дефицита открытых линий передачи, радиолюбители предпринимают попытки питать многодиапазонную антенну через коаксиальный кабель с использованием различных согласующих устройств, расположенных непосредственно на штыре антенны. Одна из наиболее удачных конструкций многодиапазонной вертикальной антенны была осуществлена радиолюбителем UA1DZ. Наиболее раннее описание этой антенны, данное самим радиолюбителем UA1DZ, было приведено в литературе . Конструкция многодиапазонной вертикальной антенны UA1DZ и ее согласующих устройств показана на рис. 7.

Рис. 7. Конструкция многодиапазонной вертикальной антенны UA1DZ

Высота штыря антенны UA1DZ составляет 9,3 м. Эта длина выбрана не случайно. Для конструкции штыря антенны радиолюбитель UA1DZ использовал старую военную штыревую антенну, длина которой была равна 9,3 метра. Противовесы антенны имеют длину, равную по 9,4 м. Они выполнены из провода диаметром 1,5 мм и расположены противоположно друг другу.

Первоначальное согласование входного сопротивления штыря антенны и системы противовесов с волновым сопротивлением коаксиального кабеля питания осуществляется с помощью открытой линии «А», длиной примерно один метр и волновым сопротивлением 450 Ом. Она служит для предварительной трансформации входного сопротивления антенной системы в волновое сопротивление питающего коаксиального кабеля. Далее с помощью согласующего отрезка коаксиального кабеля «Б» волновым сопротивлением 75 Ом, производят дальнейшую трансформацию входного сопротивления антенной системы в волновое сопротивление коаксиального кабеля питания 75 Ом. Отрезок коаксиального кабеля «В» производит компенсацию реактивной составляющей в линии питания антенны. Антенна может работать на диапазонах 7, 14, 21, МГц с КСВ менее 2.

Следует обратить внимание, что в разных описаниях антенны UA1DZ приводились несколько отличающиеся друг от друга длины согласующих линий А, Б, В. Современные программы моделирования антенн позволили найти оптимальные длины для этих согласующих линий. Они были рассчитаны радиолюбителем VA3TTT (ex UA9XCD, UZ3XWB). В литературе приведены оптимизированные длины для этих согласующих линий. Оптимизированные длины линий приведены на рис. 7 в скобках. Как видно, только для линии В оптимизированная длина и длина согласующей секции, указанная радиолюбителем UA1DZ в первом описании этой антенны, приведенной в литературе немного не совпадают.

Точную настройку антенны UA1DZ можно осуществить при помощи мостового измерителя сопротивления. Он должен быть расположен на входе согласующих устройств антенны. Уменьшая длину отрезка «А» добиваются минимального КСВ на диапазонах 7 и 21 МГц. Укорочение длины линии А на 5 сантиметров вызывает смещение резонанса вверх на 200 кГц на 21 МГц, и на 60 кГц на 7 МГц. Вполне можно настроить антенну так, что бы минимальный КСВ находился внутри диапазонов 21 и 7 МГц. При настройке антенны для работы на этих диапазонах КСВ антенны на 14 МГц должен стать “на свое место”. В качестве открытой линии можно использовать или самодельную открытую линию с волновым сопротивлением 450 Ом, или двухпроводную линию промышленного изготовления.

По сообщению радиолюбителя VA3TTT, на диапазоне 7 МГц эта антенна имеет усиление 3,67 dB, на диапазоне 14 МГц усиление 4 dBi, на диапазоне 21 МГц усиление 7,6 dB. В литературе указывается на возможность работы антенны UA1DZ на диапазоне 28 МГц, однако, исследования, проведенные VA3TTT, не позволили достигнуть низких значений КСВ на этом диапазоне при использовании указанных здесь согласующих устройств на входе антенны.

На конце коаксиального кабеля, питающего антенну UA1DZ, должен быть установлен высокочастотный дроссель, аналогичный тому, который описан в этой главе в параграфе о трехдиапазонных антеннах.

Многодиапазонные вертикальные антенны с заградительными контурами

Среди радиолюбителей широко распространены антенны с заградительными контурами, установленными в ее полотне. Впервые эта антенна была запатентована в США H. K. Morgan, патент №2229856 от 1938 (согласно источника ). В радиолюбительской литературе описание многодиапазонных антенн с заградительными контурами впервые появилось в литературе . Давайте рассмотрим принцип работы антенны с заградительными контурами. Схема такой антенны показана на рис. 8.

Рис. 8. Вертикальная антенна с заградительными контурами

В этой антенне секция «А» настраивается для работы в диапазоне 10 метров. Заградительный контур L1С1, настроенный на диапазон 10 метров, «отключает» верхнюю часть антенны при ее работе в этом диапазоне. При работе антенны в диапазоне 15 метров секция «Б» удлиняет секцию «А» до длины, резонансной в этом диапазоне. Контур L2С2, настроенный на диапазон 15 метров, отключает верхнюю часть антенны при ее работе в диапазоне 15 метров. Для работы на диапазоне 20 метров антенна настраивается в резонанс изменением длины секции «В». Аналогично антенну можно настроить и на остальные радиолюбительские КВ диапазоны. На практике радиолюбители обычно не используют вертикальные антенны с заградительными контурами в полотне антенны числом более одного. Это связано с тем, что секции антенны должны быть электрически изолированы друг от друга, а на практике выполнить достаточно прочное для существования антенны изолирующее соединение затруднительно.

В 1955 году в литературе появилась статья радиолюбителя W3DZZ об многодиапазонной антенне в которой использовался только один заградительный контур. Благодаря соответствующему распределению высокочастотного тока, который обеспечивал этот контур, эта антенна могла работать на нескольких диапазонах. Ниже мы разберем работу нескольких популярных многодиапазонных антенн, которые используют только один контур.

Одной из наиболее популярных вертикальных антенн с заградительными контурами, используемой на 10 и 15 метров, является антенна, описанная радиолюбителем WA1LNQ в литературе . Схема этой антенны показана на рис. 9. Она выполнена из двух изолированных друг от друга трубок длиной 240,7 и 62,9 см. Длина изолирующей вставки 5,8 см. Вокруг этой вставки намотана катушка заградительного контура. Катушка выполнена из медной трубки диаметром 3 – 5 мм и содержит 2 витка провода с шагом 1 виток на 25 мм намотки. Средний диаметр катушки составляет 55 мм. В качестве конденсатора используется отрезок коаксиального кабеля волновым сопротивлением 50 Ом с начальной длиной 80 см, который в процессе настройки постепенно укорачивается по достижению минимального КСВ в диапазоне 10 метров. После этой настройки возможна небольшая подстройка длины верхней секции антенны по минимальному значению КСВ на диапазоне 15 метров. Для выполнения антенны могут быть использованы медные или алюминиевые трубки диаметром 18-25 мм.

Рис. 9. Антенна WA1LNQ

Другой популярной многодиапазонной вертикальной антенной с заградительными контурами является четырёх диапазонная вертикальная антенна K2GU, описание которой было приведено в литературе .

Антенна работоспособна в любительских диапазонах 10, 15, 20, 40 метров. Схема антенны показана на рис. 10. Для питания антенны используется 50-омный коаксиальный кабель. КСВ, реально достижимые с ним – 1,3:1 на 7,05 МГц; 1,1:1 на 14,1 МГц; 2,5:1 на 21,2 МГц; 1,1:1 на 28,5 МГц.

Рис. 10. Четырёхдиапазонная вертикальная антенна с одним заградительным контуром

Рассмотрим работу антенны. На диапазоне 20 метров заградительный контур LC отключает верхнюю секцию антенны «А». Оставшаяся секция «Б» эффективно работает как четвертьволновый вибратор. На диапазоне 40м геометрическая длина антенны меньше четверти волны, но контур LC на этом диапазоне имеет индуктивный характер сопротивления, который компенсирует емкостную составляющую короткого штыря. Контур здесь работает как удлиняющая индуктивность которая увеличивает электрическую длину антенны до резонансной четвертьволновой в диапазоне 40 метров.

На диапазоне 10 метров контур LC имеет емкостной характер сопротивления, который приводит общую электрическую длину антенны к величине 3/4 длины волны. На диапазоне 15 метров антенна имеет КСВ больший 2,5:1, но в то же время при использовании совместно с трансивером внешнего согласующего устройства может на нем эффективно работать.

Рассмотрим конструкцию заградительного контура. Катушка, используемая в нем, бескаркасная, содержит 10 витков, диаметр ее провода равен 2 мм, диаметр намотки катушки 6 см, шаг намотки – 4 мм. Заградительный контур LC должен быть настроен в резонанс на частоту 14,1 МГц. Его предварительно настраивают с помощью ГИР. Во время настройки параллельно контурному конденсатору подключают добавочный конденсатор емкостью 2 – 3 пФ. Этот конденсатор имитирует емкость между изолирующей вставкой верхнего и нижнего конца антенны. Контурный конденсатор необходимо защищать от воздействия на него атмосферных воздействий. Настройку этой антенны производят изменением длины секций «А» и «Б» по наименьшему КСВ антенны на ее диапазонах работы.

На подобном принципе укорочения-удлинения полотна антенны до резонансного с помощью заградительного контура можно построить антенны, работающие и на других любительских диапазонах. В отечественной литературе была описана вертикальная антенна с одним заграждающим контуром, работающая в диапазонах 10, 15, 20, 40, 80 метров. Схема этой антенны показана на рис. 11.

Рис. 11. Пятидиапазонная вертикальная антенна с одним заградительным контуром

Заградительный контур антенны составлен из катушки индуктивностью 8,3 мкГн и конденсатора емкостью 60 пФ. Это обычный контур, используемый в антенне W3DZZ, и его конструктивные данные неоднократно приводились в радиолюбительской литературе, например в . Приведем здесь данные для его выполнения. Диаметр катушки равен 50 мм, число витков 19, длина намотки 80 мм, использован провод диаметром 1,5 мм.

Рассмотрим работу этой антенны. При работе на диапазоне 40 метров заградительный контур отключает верхнюю часть антенны «А», и электрическая длина антенны равна?/4. На диапазоне 80 метров катушка заградительного контура имеет индуктивное сопротивление и удлиняет короткую антенну до электрической длины 1/4 длины волны в этом диапазоне. На диапазоне 20 метров заградительный контур имеет емкостный характер сопротивления, и электрическая длина антенны укорачивается до 3/4 длины волны. При работе на диапазонах 10 и 15 метров за счет емкостной составляющей заградительного контура антенна укорачивается соответственно до электрической длины 7/4 и 5/4 длины волны.

Для эффективной работы этой антенны необходима система из резонансных противовесов количеством не менее 4 противовесов для каждого диапазона работы антенны. Антенну можно питать через коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 или 75 Ом электрической длиной кратной половине длины волны в диапазоне 80 метров. При коэффициенте укорочения кабеля 0,66, его физическая длина при этом будет равна 27,9 метров. В этом случае КСВ антенны на диапазонах работы антенны не превышает 2. Для изготовления вертикального вибратора можно использовать алюминиевые трубы диаметром 40 -50 мм. Большой диаметр труб обусловлен значительной высотой антенны, и, следовательно, необходима механическая прочность ее конструкции.

На конце коаксиального кабеля, питающего любую из описанных здесь многодиапазонных вертикальных антенн с заградительным контуром, должен быть установлен высокочастотный дроссель. Конструкция этого дросселя может быть аналогичный дросселю, который был описан в этой главе в параграфе о трехдиапазонных антеннах.

Open Sleeve

В конце этой главы остановимся на очень интересной многодиапазонной антенне известной под названием “Open Sleeve”. Эта антенна была разработана в 1946 году при Stanford Research Institute, известным исследователем Dr. J. T. Bollijahn . В первое время эта антенна не получила широкого распространения. Но в последнее десятилетие к этой антенне возрос интерес, как среди радиолюбителей, так и среди профессионалов. Это вызвано тем, что, в настоящее при помощи широко распространенных компьютерных программ расчёта антенн, можно смоделировать конструктивно простую многодиапазонную антенну.

Давайте разберем принцип работы антенны Open Sleeve. Предположим, мы установили четвертьволновую вертикальную антенну на диапазон 20 метров, как показано на рис. 12а. Такая антенна длиной 5,1 метра при расположении над идеальной проводящей поверхностью имеет входное сопротивление 36 Ом. Эту антенну можно сравнительно просто согласовать с коаксиальным кабелем волновым сопротивлением 50 или 75 Ом. А теперь давайте расположим рядом с этой четвертьволновой вертикальной антенной диапазона 20 метров провод длиной 2,5 метра. Этот провод подключен к земле (или к оплетке коаксиального кабеля), и расположен на расстоянии примерно 10 сантиметров от штыря антенны (рис. 12б).

Рис. 12. Переход от четвертьволновой антенны к антенне Open Sleeve

Что изменилось в работе этой вертикальной антенны на диапазоне 20 метров? Добавочный проводник, подключенный к земле и расположенный рядом с вибратором антенны, немного понизил резонансную частоту вертикальной антенны. Для того, что бы для диапазона 20 метров частоту настройки вибратора антенны «вернуть на место», его необходимо немного укоротить.

А что изменилось в работе этой антенны на других диапазонах, например, на 10 метров? Входное сопротивление “чистой” вертикальной антенны высотой 5,1 метров и электрической длиной для диапазона 10 метров длиной 0,5 длины волны является чрезвычайно высоким. Но с добавочным проводником, расположенным рядом с вибратором антенны, эквивалентная схема антенной системы будет соответствовать приведенной на рис. 13.

Рис. 13. Эквивалентная схема антенны Open Sleeve

На диапазоне 10 метров можно рассматривать, что часть вибратора антенны “L”, длиной 2,5 метра, которая имеет входное сопротивление Z1 в точке “А”, через четвертьволновую линию, имеющую волновое сопротивлением Z2, подключена к питающему коаксиальному кабелю, который имеет волновое сопротивление Z3. Соответствующим выбором Z1, Z2, Z3 можно провести согласование вибратора антенны для ее работы на диапазоне 10 метров. Входное сопротивление Z1 зависит от длины части антенны “L”, входное сопротивление Z2 линии образованной вибратором антенны и добавочным проводником около нее зависит от физических размеров этой линии, Z3 это стандартное волновое сопротивление коаксиального кабеля. Оно может быть равно 50 или 75 Ом. Следовательно, только при помощи добавления одного добавочного проводника около антенны, можно синтезировать двухдиапазонную антенну! В этой антенне основной вибратор принято называть Master- вибратор, а вспомогательные вибраторы, которые заставляют работать антенну на ее верхних диапазонах, принято называть Slave – вибраторы.

Ранее, практическое воплощение таких антенн было затруднено. Для создания таких антенн было два пути. Первый из них – макетирование антенны. Для того, что бы сконструировать антенну с удовлетворительными параметрами, необходимо было проделать множество экспериментов. Второй путь – расчет параметров антенны на бумаге. Однако, математическая оптимизация одной двухдиапазонной антенны требовала проделать сотни вычислений! В 50-60 годах эти вычисления производились с помощью логарифмической линейки, затем с помощью ЭВМ на лампах и транзисторах. Только быстрое развитие компьютеров в 80 — 90-х годах 20 века устранило сложность многочисленных расчетов, необходимых для оптимизации этой антенны. Теперь современная недорогая компьютерная программа для расчета и моделирования антенн и даже ее демонстрационная бесплатная версия могут рассчитать антенну Open Sleeve.

Конечно, радиолюбитель может сразу задать вопрос. Только ли двухдиапазонные антенны Open Sleeve можно построить по приведенной выше методике? Конечно, нет! На таком принципе можно построить трех, четырех и даже пяти диапазонные антенны! рассмотрим для примера построение трехдиапазонной антенны, рассчитанной для работы в диапазонах 10, 15 и 20 метров. Конструкция такой антенны показана на рис. 14, эквивалентная схема антенны показана на рис. 15 .

Рис. 15. Эквивалентная схема антенны

Работает антенна следующим образом. На диапазоне 20 метров в месте подключения коаксиального кабеля питания (точка “А”) входное сопротивление Z1, которое имеет вибратор антенны равно волновому сопротивлению этого коаксиального кабеля. Это равенство выполняется с учетом влияния на параметры вибратора антенны близко расположенных проводников S1 и S2. На диапазоне 10 метров входное сопротивление Z2, которую имеет часть вибратора антенны длиной L1 в точке “В” при помощи трансформатора Т1 приводится к волновому сопротивлению коаксиального кабеля. На диапазоне 15 метров входное сопротивление Z3, которую имеет часть вибратора антенны длиной L2 в точке в точке “С”, при помощи трансформатора Т2 приводится к волновому сопротивлению коаксиального кабеля.

Просчитать размеры трехдиапазонной антенны с помощью логарифмической линейки весьма затруднительно. Такой расчет может занять наверное не один месяц напряженной работы. Вот почему, широкое освоение антенн типа Open Sleeve, и особенно их трёх-, четырёхдиапазонных вариантов началось только в наше время. Время, когда программы расчета антенн стали широкодоступны, а скорость работы компьютеров увеличилась.

Для работы антенны Open Sleeve необходима хорошая радиотехническая земля. Оптимальный вариант — расположение антенны над металлической проводящей крышей. Если это условие выполнить невозможно, то необходимо применить 3 — 5 противовеса резонансных для нижнего диапазона работы антенны. Использовать резонансные противовесы для верхних диапазонов работы антенны нежелательно.

При точном выполнении антенны по рассчитанным размерам, ее резонансные частоты уже должны находиться в любительских диапазонах. Однако, из — за влияния окружающих предметов, из – за погрешностей при неточном выполнении антенны по размерам, антенна Open Sleeve обычно требует небольшой подстройки в реальных условиях ее установки. Давайте разберем процесс настройки антенны Open Sleeve. Настройка антенны заключается в получении значения ее входного сопротивления на клеммах подключения коаксиального кабеля питания равного волновому сопротивлению этого коаксиального кабеля. Измерять входное сопротивление этой антенной системы удобно при помощи высокочастотного моста.

Рис. 16. Настройка двухдиапазонной антенны Open Sleeve

Определяем резонансную частоту и входное сопротивление антенны на верхнем диапазоне. Допустим, верхняя резонансная частота антенны получилась ниже необходимой, а входное сопротивление выше волнового сопротивления коаксиального кабеля. Это наиболее благоприятный вариант при настройке антенны. Приближаем элемент S к вибратору М. При уменьшении расстояния W между вибратором М и элементом S уменьшается волновое сопротивление согласующего трансформатора, образованного элементом S и частью вибратора М. Вследствие этого уменьшается входное сопротивление антенны на стороне питания ее коаксиальным кабелем. При приближении элемента S к вибратору М, верхняя частота работы антенны увеличивается . Если с помощью только одного приближения элемента S к вибратору М не удается установить верхний диапазон работы антенны в нужный участок, то тогда придется изменять длину элемента S.

Если входное сопротивление системы на резонансе уже составляет 50 Ом, а резонансная частота ниже требуемой, то можно попробовать укоротить элемент S. Очевидно, что в этом случае согласующий трансформатор антенны настроен ниже необходимой частоты. Уменьшение длины трансформатора (или длины элемента S) повысит частоту его работы. После уменьшения длины трансформатора (элемента S), при помощи приближения или удаления этого элемента относительно вибратора “М” снова добиваются входного сопротивления 50 Ом на верхней рабочей частоте антенны.

Если наоборот, окажется что при входном сопротивлении 50 Ом верхняя частота работы антенны Open Sleeve выше необходимой, увеличивают длину элемента “S”, или, что, то же самое, понижают частоту настройки согласующего трансформатора. Исходя из выше изложенного, понятна стратегия настройки антенны.

1. Приближение элемента “S” к вибратору “М” понижает входное сопротивление антенны, и увеличивает её резонансную частоту.
2. Удаление элемента “S” от вибратора “М” увеличивает входное сопротивление антенны и понижает её рабочую частоту.
3. Увеличение длины элемента “S” (или, то же самое, увеличение рабочей длины волны четвертьволнового трансформатора) понижает частоту настройки антенны.
4. Уменьшение длины элемента “S” (или, то же самое, уменьшение рабочей длины волны четвертьволнового трансформатора) повышает частоту настройки антенны.

После окончательной настройки антенны на верхней рабочей частоте полезно проверить параметры антенны на ее нижней рабочей частоте. Как видно из этого описания, настройка антенны Open Sleeve на один диапазон относительно несложна. Но настройка 3, 4 или 5-диапазонной антенны уже не такая простая задача. Элементы “S” оказывают влияние друг на друга и на вибратор “M”, и настроив антенну на одном из ее верхних диапазонов работы, резонансная частота антенны на других диапазонах тоже изменится. И все же, при настойчивости, вполне возможно произвести настройку антенны Open Sleeve для работы на 3 и даже на 5 диапазонах!

В табл. 3 приведены данные для выполнения антенны Open Sleeve для 2 и 3 любительских диапазонов. Эти антенны были рассчитаны радиолюбителем UA3AVR . На рис. 17 приведены конструкции антенн, поясняющие Таблицу 3.

Таблица 3. Данные для выполнения антенны Open Sleeve

В радиосвязи, антеннам отводится центральное место, для обеспечения лучшего ее, радиосвязи, действия антеннам следует уделять самое пристальное внимание. В сущности, именно антенна и осуществляет сам процесс радиопередачи. Действительно, передающая антенна, питаясь током высокой частоты от передатчика, производит преобразование этого тока в радиоволны и излучает их в нужном направлении. Приемная же антенна, осуществляет обратное преобразование – радиоволны в ток высокой частоты, а уже радиоприемник выполняет дальнейшие преобразования принятого сигнала.

У радиолюбителей, где всегда хочется побольше мощности, для связи с возможно более дальними интересными корреспондентами, бытует максима – лучший усилитель (КВ), это антенна.

К этому клубу по интересам, пока принадлежу несколько опосредовано. Радиолюбительского позывного нет, но интересно же! Работать на передачу нельзя, а вот послушать, составить представление, это, пожалуйста. Собственно, такое занятие называется радионаблюдение. При этом, вполне можно обменяться с радиолюбителем которого вы услышали в эфире, карточками-квитанциями, установленного образца, на сленге радиолюбителей QSL. Приветствуют подтверждения приема и многие радиовещательные КВ станции, иногда поощряя такую деятельность мелкими сувенирами с логотипами радиостанции – им важно знать условия приема их радиопередач в разных точках мира.

Радиоприемник наблюдателя может быть довольно простым, по крайней мере, на первых порах. Антенна же, сооружение не в пример более громоздкое и дорогостоящее и чем ниже частота, тем более громоздкое и дорогостоящее – все привязано к длине волны.

Громоздкость антенных конструкций, во многом вызвана и тем, что на малой высоте подвеса, антенны, особенно для низкочастотных диапазонов – 160, 80,40м, работают плохо. Так что громоздкость им обеспечивают как раз мачты с оттяжками, ну и длины в десятки, иногда сотни метров. Словом, не особенно миниатюрные штуки. Хорошо бы иметь для них отдельное поле рядом с домом. Ну, это как повезет.

Итак, несимметричный диполь.

Выше, чертеж-схема нескольких вариантов. Упомянутая там MMAНа – программа для моделирования антенн.

Условия на местности оказались таковы, что удобно умещался вариант из двух частей 55 и 29м. На нем и остановился.
Несколько слов о диаграмме направленности.

Антенна имеет 4 лепестка, «прижатых» к полотну. Чем выше частота - тем более они «прижимаются» к антенне. Но правда и усиление имеют больше. Так что на этом принципе

можно строить вполне направленные антенны, имеющие правда, в отличии от «правильных», не особенно высокое усиление. Так что размещать эту антенну нужно учитывая ее ДН.

Антенна на всех диапазонах указанных на схеме, имеет КСВ (коэффициент стоячей волны, параметр для антенны весьма важный) в пределах разумного для КВ.

Для согласования несимметричного диполя - он же Windom – нужен ШПТДЛ (широкополосный трансформатор на длинных линиях). За сим страшным названием скрывается относительно несложная конструкция.

Выглядит примерно так.

Итак, что было сделано.
Первым делом определился со стратегическими вопросами .

Убедился в наличии основных материалов, в основном конечно, подходящего провода для полотна антенны в должном количестве.
Определился с местом подвеса и «мачтами». Рекомендуемая высота подвеса – 10м. Мою деревянную мачту, стоящую на крыше дровника, по весне свернуло сходящим смерзшимся снегом - не дождалась, как не жаль, пришлось убирать. Решено было пока зацепить одну сторону за конёк крыши, высота при этом будет составлять около 7м. Маловато конечно, зато дешево и сердито. Вторую сторону удобно было подвесить на стоящей напротив дома липе. Высота там получалась 13…14м.

Что использовалось.

Инструменты.

Паяльник, понятно, с принадлежностями. Мощностью, ватт, этак на сорок. Инструмент для радиомонтажа и мелкий слесарный. Что ни будь сверлильное. Очень пригодилась мощная электрическая дрель с длинным сверлом-буром по дереву – коаксиальный кабель снижения пропустить сквозь стену. Конечно удлинитель к ней. Пользовался термоклеем. Предстоят работы на высоте – стоит позаботиться о подходящих крепких лестницах. Очень помогает чувствовать себя увереннее, вдали от земли, страховочный пояс – как у монтеров на столбах. Карабкаться наверх, конечно не очень удобно, зато можно работать уже «там», двумя руками и без особых опасений.

Материалы.

Самое главное – материал для полотна. Применил «полевку» - полевой телефонный провод.
Коаксиальный кабель для снижения, сколько нужно.
Немного радиодеталей, конденсатор и резисторы по схеме. Две одинаковые ферритовые трубочки от ВЧ фильтров на кабелях. Коуши и крепеж для тонкого провода. Маленький блок (ролик) с ухом-креплением. Подходящую пластиковую коробочку для трансформатора. Керамические изоляторы для антенны. Капроновую веревку подходящей толщины.

Что было сделано.

Первым делом отмерил (семь раз) куски проводов для полотна. С некоторым запасом. Отрезал (один раз).

Взялся за изготовление трансформатора в коробочке.
Подобрал ферритовые трубки для магнитопровода. Он изготовлен из двух одинаковых ферритовых трубочек от фильтров на кабелях мониторов. Сейчас старые мониторы на ЭЛТ просто выбрасывают и найти «хвосты» от них не особенно сложно. Можно поспрашивать у знакомых, наверняка у кого ни будь да пылится на чердаках или в гараже . Удача, если есть знакомые системные администраторы. В конце концов, в наше время, когда везде стоят импульсные блоки питания и борьба за электромагнитную совместимость ведется нешуточная, фильтры на кабелях могут быть много где, более того, такие ферритовые изделия вульгарно продаются в магазинах электронных компонентов.

Подобранные одинаковые трубочки сложены на манер бинокля и скреплены несколькими слоями липкой ленты. Намотка выполнена из монтажного провода максимально возможного сечения, такого, чтобы вся обмотка поместилась в окнах магнитопровода. С первого раза не получилось и пришлось действовать методом проб и ошибок, благо, витков совсем немного. В моем случае, под рукой не нашлось подходящего сечения и пришлось мотать двумя проводами одновременно, следя в процессе, чтобы они не перехлёстывались.

Для получения вторичной обмотки - делаем два витка двумя сложенными вместе проводами, потом вытащить каждый конец вторичной обмотки назад (в обратную сторону трубки), получим три витка со средней точкой.

Из кусочка довольно толстого текстолита, сделан центральный изолятор. Существуют специальные керамические именно для антенн, лучше конечно применять их. Поскольку все слоистые пластики пористы и как следствие весьма гигроскопичны, чтобы параметры антенны не «плавали», следует хорошенько пропитать изолятор лаком. Применил масляный глифталевый, яхтный.

Концы проводов очищены от изоляции, несколько раз пропущены через отверстия и хорошенько пропаяны с хлористым цинком (флюс «Паяльная кислота»), чтобы пропаялись и стальные жилки. Места пайки очень тщательно промываются водой от остатков флюса. Видно, что концы проводов, предварительно продеты в отверстия коробочки, где будет сидеть трансформатор, иначе придется потом продевать в эти же дырочки все 55 и 29 метров.

Припаял к местам разделки соответствующие выводы трансформатора, укоротив эти выводы до минимума. Не забывать перед каждым действием, примерять к коробочке, чтобы потом все влезло.

Из кусочка текстолита от старой печатной платы, выпилил кружок на дно коробочки, в нем два ряда дырочек. Через эти дырочки, бандажом из толстых синтетических ниток крепится коаксиальный кабель снижения. Тот, который на фото, далеко не лучший в данном применении. Это телевизионный со вспененной изоляцией центральной жилы, сама жила «моно», для навинчивающихся телевизорных разъемов. Но была в наличии бухточка трофейного. Применил ее. Кружок и бандаж, хорошенько пропитан лаком и высушены. Конец кабеля предварительно разделан.

Припаяны остальные элементы, резистор набран из четырех. Все залито термоклеем, вероятно зря – тяжеловато получилось.

Готовый трансформатор в домике, с «выводами».

Между делом было изготовлено крепление к коньку – там на самом верху две доски. Длинные полосы из кровельной стали, петелька из нержавеющей 1.5мм. Концы колечек приварены. На полосах по ряду из шести отверстий для саморезов – распределить нагрузку.

Подготовлен блок.

Керамических антенных «орешков» не добыл, применил вульгарные ролики от старинной проводки, благо, в старых деревенских домах под снос еще встречаются. По три штуки на каждый край – чем лучше изолирована антенна от «земли», тем более слабые сигналы может принять.

Примененный полевой провод с вплетенными стальными жилками и хорошо выдерживает растягивание. Кроме того, предназначен для прокладывания под открытым небом, что к нашему случаю тоже вполне подходит. Радиолюбители довольно часто изготавливают из него полотна проволочных антенн и провод неплохо себя зарекомендовал. Накоплен некоторый опыт его специфичного применения, который в первую очередь говорит, что не стоит провод сильно изгибать – лопается на морозе изоляция, влага попадает на жилы и они начинают окисляться, в том месте, через некоторое время, провод и рвется.

Даже представить себе невозможно, сколько антенн становится вокруг нас: мобильный телефон, телевизор, компьютер, беспроводной роутер, радиоприемники. Есть даже антенные устройства для экстрасенсов. Что такое антенна кв? Большинство людей, не связанных с радио, ответит, что это длинный провод или телескопический штырь. Чем он длиннее, тем лучше приём радиоволн. Доля истины в этом есть, но ее очень мало. Так каких же размеров должна быть антенна?

Важно! Размеры всех антенн должны быть соизмеримы с длиной радиоволны. Минимальная резонансная длина антенны равна половине длины волны.

Слово резонанс означает, что такая антенна может эффективно работать только в узкой полосе частот. Большинство антенн именно резонансные. Существуют и широкополосные антенны: за широкую полосу приходится расплачиваться эффективностью, а именно коэффициентом усиления.

Почему же работает стереотип, что чем длиннее кв антенны, тем они эффективнее? На самом деле это так, но до определённых пределов, так как это характерно только для средних и длинных волн. А с увеличением частоты размеры антенн можно уменьшить. На коротких волнах (это длины примерно от 160 до10 м) размеры антенн уже могут быть оптимизированы для эффективной работы.

Диполи

Самые простые и эффективные антенны – это полуволновые вибраторы, их ещё называют диполями. Запитываются они в центре: в разрыв диполей подаётся сигнал от генератора. Радиолюбительские портативные антенны могут работать как передающие, так и как приёмные. Правда, передающие антенны отличаются толстым кабелем, большими изоляторами – эти особенности позволяют им выдерживать мощность передатчиков.

Самое опасное место у диполя – это его концы, где создаются пучности напряжения. Максимум тока у диполя получается посередине. Но это не страшно, потому что пучности тока заземляют, тем самым, защищая приемники и передатчики от грозовых разрядов и статического электричества.

Обратите внимание! При работе с мощными радиопередатчиками можно получить удар от высокочастотных токов. Но ощущения будут не такими, как от удара от розетки. Удар будет ощущаться как ожог, без тряски в мышцах. Это получается из-за того, что высокочастотный ток течёт по поверхности кожи и вглубь тела не проникает. То есть от антенны можно подгореть снаружи, но внутри остаться нетронутым.

Многодиапазонная антенна

Довольно часто необходимо установитъ более одной антенны, но это не удается. И ведь помимо радиоантенны на один диапазон нужны антенны и на другие диапазоны. Решение задачи – использовать многодиапазонную антенну кв диапазона.

Обладая довольно приличными характеристиками, многодиапазонные вертикальные антенны могут решить антенную проблему для многих коротковолновиков. Они становятся очень популярными по ряду причин: нехватка пространства в стеснённых городских условиях, рост числа любительских радиодиапазонов, так называемая жизнь «на птичьих правах» при съёме квартиры.

Многодиапазонные вертикальные антенны не требуют много места для своей установки. Портативные конструкции можно расположить на балконе либо выйти с этой антенной куда-нибудь в близлежащий парк и поработать там в полевых условиях. Самые простые КВ антенны представляют собой одиночный провод с несимметричной запиткой.

Кто-то скажет укороченная антенна – это не то. Волна любит свой размер, поэтому кв антенна должна быть большой и эффективной. С этим можно согласиться, но чаще всего нет возможности для приобретения такого устройства.

Изучив интернет и посмотрев конструкции готовых изделий от разных фирм, приходишь к выводу: их очень много, и они очень дорогие. А всего в этих конструкциях провод для кв антенн и полтора метра штырька. Поэтому будет интересен, особенно начинающему, быстрый, простой и дешевый вариант самодельного изготовления эффективных кв антенн.

Вертикальная антенна (Ground Plane)

Ground Plane – это вертикальная антенна для радиолюбителей с длинным штырем, равным четверти длины волны. Но почему четверти, а не половине? Здесь недостающая половина диполя – это зеркальное отражение вертикального штыря от поверхности земли.

Но так как земля очень плохо проводит электричество, то в качестве нее используют либо листы металла, либо просто несколько проводов, раскинутых ромашкой. Их длину тоже выбирают равной четверти длины волны. Это и есть антенна Ground Plane, в переводе значит земляная площадка.

Большинство автомобильных антенн для радиоприёмников сделано по такому же принципу. Длина волны радиовещательной УКВ диапазона – это около трёх метров. Соответственно четверть полуволны будет 75 см. Второй луч диполя отражается в корпусе автомобиля. То есть такие конструкции должны принципиально монтироваться на металлической поверхности.

Коэффициент усиления антенны – отношение напряженности поля, получаемого от антенны, к напряженности поля в той же точке, но полученного от эталонного излучателя. Это отношение выражается в децибелах.

Рамочная магнитно-петлевая антенна

В тех случаях, когда простейшая антенна не может справиться с задачей, может использоваться вертикальная магнитно-петлевая антенна. Её можно сделать из дюралевого обруча. Если в горизонтальных рамочных антеннах на их технические показатели не оказывает влияние геометрическая форма и способ запитки, то на вертикальные антенны это оказывает влияние.

Такая антенна функционирует на трёх диапазонах: десять, двенадцать и пятнадцать метров. Перестраивается с помощью конденсатора, который должен быть надежно защищен от атмосферной влаги. Питание осуществляется любым кабелем 50-75 Ом, потому как согласующее устройство обеспечивает трансформацию выходного сопротивления передатчика в сопротивление антенны.

Укороченная дипольная антенна

Существуют укороченные антенны на 7 МГц, длина плеч которых составляет всего около трёх метров. Конструктив антенны включает в себя:

• два плеча порядка трех метров;
• изоляторы на краях;
• веревочки для оттяжек;
• катушка удлинительная;
• небольшой шнур;
• центральный узел.

Длина намотки катушки составляет 85 миллиметров и 140 намотанных вплотную витков. Точность здесь не так важна. То есть если витков будет больше, то это можно компенсировать длиной плеча антенны. Можно укорачивать и длину намотки, но это более сложно, придётся распаивать концы крепления.

Длина от края намотки катушки до центрального узла составляет порядка 40 сантиметров. В любом случае после изготовления антенну придётся настраивать подбором длины.

Вертикальная кв антенна своими руками

Как смастерить самому? Взять ненужную (или купить) недорогую удочку из карбона, 20-40-80. Наклеить на нее с одной стороны бумажную полоску с разметками точек. В отмеченные места вставить клипсы для подключения перемычек и шунтирования ненужной катушки. Таким образом, антенна будет переключаться с диапазона на диапазон. В заштрихованных областях будут намотаны укорачивающая катушка и указанное количество витков. В саму «удочку» вставляется штырь.

Также понадобятся материалы:

• медный обмоточный провод используется диаметром 0,75 мм;
• провод для противовеса диаметром 1,5 мм.

Штыревая антенна обязательно должна работать с противовесом, иначе она не будет эффективной. Итак, при наличии всех этих материалов останется только намотать проволочный бандаж на удилище так, чтобы получилась сначала большая катушка, затем меньше и ещё меньше. Процесс переключения диапазонов антенны: от 80 м до 2 м.

Выбор первого кв трансивера

При выборе коротковолнового трансивера начинающего радиолюбителя в первую очередь надо уделить внимание тому, как его купить, чтобы не ошибиться. Какие тут есть особенности? Существуют необычные узкоспециализированные радиостанции – это не подходит для первого трансивера. Не нужно выбирать носимые радиостанции, предназначенные для работы на ходу со штыревой антенной.

Такая радиостанция не удобна для того, чтобы:

• ее использовать в качестве радиолюбительского обычного аппарата,
• начать проводить связь;
• научиться ориентироваться в радиолюбительском коротковолновом эфире.

Также есть радиостанции, которые программируются исключительно с компьютера.

Простейшие самодельные антенны

Для радиосвязи в полях бывает нужно связаться не только на расстояния в сотни километров, но и на небольшие расстояния с маленьких носимых радиостанций. Не всегда возможна устойчивая связь даже на небольшие расстояния, так как рельеф местности и крупные постройки могут мешать распространению сигнала. В таких случаях может помочь подъём антенны на небольшую высоту.

Высота даже такая, как 5-6 метров, может дать значительную прибавку в сигнале. И если с земли была слышимость очень плохая, то при подъёме антенны на несколько метров ситуация может значительно улучшиться. Конечно, установкой десятиметровой мачты и многоэлементной антенны однозначно улучшится и дальняя связь. Но мачты и антенны есть не всегда. В таких случаях выручают самодельные антенны, поднятые на высоту, например, на ветку дерева.

Немного слов о коротковолновиках

Коротковолновиками являются специалисты, обладающие знаниями в области электротехники, радиотехники, радиосвязи. К тому же они владеют квалификацией радиста, способны вести радиосвязь даже в таких условиях, в которых не всегда соглашаются работать профессионалы-радисты, а в случае необходимости способные быстро найти и устранить неисправность в своей радиостанции.

В основе работы коротковолновиков лежит коротковолновое любительство – установление двусторонней радиосвязи на коротких волнах. Самыми юными представителями коротковолновиков являются школьники.

Антенны мобильных телефонов

Ещё десяток лет тому назад из мобильных телефонов торчали небольшие пипочки. Сегодня ничего такого не наблюдается. Почему? Так как базовых станций в то время было мало, то повысить дальность связи можно было, только увеличив эффективность антенн. В общем, наличие полноразмерной антенны мобильного телефона в те времена повышало дальность его работы.

Сегодня, когда базовые станции натыканы через каждые сто метров, такой необходимости нет. К тому же с ростом поколений мобильной связи есть тенденция увеличения частоты. Вч диапазоны мобильной связи расширились до 2500 МГц. Это уже длина волны всего 12 см. И в корпус антенны можно вставить не укороченную антенну, а многоэлементную.

Без антенн в современной жизни не обойтись. Их разнообразие такое огромное, что о них можно рассказывать очень долго. Например, существуют рупорные, параболические, логопериодические, направленные антенны.

Видео