Короткохвильові антени. Будівельний блокнот

Антени, що живляться з кінця, і, зокрема, антени у вигляді довгого дроту, призначені для роботи на декількох діапазонах, часто живляться за допомогою налаштованих ліній (мал. 2-24).

Антена «цепелін» - це простий напівхвильовий вібратор, живлення якого здійснюється за допомогою налаштованої двопровідної лініїпередачі, що підключається до кінця.

Один провід лінії передачі підключається до вібратора, а інший ізолюється від нього. Довжина лінін передачі повинна бути λ/4 або бути кратною λ/4. Якщо довжина ліній передачі дорівнює 2λ/4; 4λ/4; 6λ/4 і т. д., тобто дорівнює парному числу четвертої хвилі, то на вході та виході лінії передачі розподіл струмів та напруг однаковий. Якщо довжина лінії передачі дорівнює непарному числу четвертої хвилі, тобто 1λ/4; 3λ/4; 5λ/4, то розподіл струмів та напруг на вході лінії протилежно розподілу на виході.

На кінці будь-якого вібратора має місце напруга. Якщо живлення вібратора здійснюється по лінії довжиною 2λ/4, то її нижньому кінці також є пучність напруги, і говорять про зв'язку з лінією по напрузі. Якщо лінія передачі має довжину, рівну 1/4? (Пучність струму). При підключенні лінії передачі до передавача в точках максимуму струму говорять про зв'язок струму.

Напівхвильова антена «цеппелін», розрахована на хвилю 80 м, одночасно може служити і широкодіапазонною антеною при деяких обмеженнях, так як на хвилі 40 м ця антена працює як хвильова антена «цеппелін», а на хвилях 20, 15 і 10 м - як 2λ , 3λ або 4λ антена у вигляді довгого дроту з живленням на кінці. Якщо довжина лінії передачі становить приблизно 40 м , тобто 2λ/4 для 80 м то на всіх діапазонах має місце зв'язок з лінією передачі за напругою. Якщо лінія передачі має довжину 20 м , що відповідає λ/4 для 80 м , то частоті 3,5 Мгц має місце зв'язок по струму, але в інших діапазонах - по напрузі.

Схеми налаштування для різних видівзв'язку дано на рис. 2-25.

Процедура налаштування таких пристроїв зв'язку з антеною докладно описана в гол. 13.

Багатодіапазонна антена «цепелін»

Антена, сконструйована виходячи з наведених вище міркувань, показано на рис. 2-26.

Ця антена для діапазонів 80, 40, 20 і 15 м має зв'язок по струму, а в діапазоні 10 м - зв'язок по напругі і може бути також виконана з довжиною вібратора 20, 42 м, але при цьому в діапазоні 80 м антена з живленням Якщо кінець лінії передачі, що підключається до передавача, замкнутий накоротко і зв'язок з кінцевим каскадом здійснюється через П-контур, то в цьому випадку така антена може використовуватися на хвилі 80 м як найпростіша L-подібної антени.

Якщо антена, що живиться з кінця, призначена для використання тільки в одному діапазоні, то має сенс підключити до кінця вібратора замкнутий чвертьхвильовий відрізок двопровідної лінії та здійснювати живлення в режимі хвилі, як показано на рис. 2-27.

Як лінія передачі, що працює в режимі хвилі, що біжить, може використовуватися відрізок стрічкового кабелю будь-якої довжини або саморобної двопровідної лінії.

Подвійна антена «цепелін»

Як уже згадувалося, симетричний вібратор із центральним живленням має найпростішу діаграму спрямованості. Одна з таких антен із центральним живленням, що застосовується на всіх короткохвильових діапазонах, відома як подвійна антена «цеппелін» (рис. 2-28).

Для налаштування лінії передачі та її узгодження з кінцевим каскадом передавача застосовуються схеми, зображені на рис. 2-25. Однак найчастіше застосовується, так само як і для звичайної антени "цепелін", зв'язок лінії передачі з кінцевим каскадом передавача за допомогою симетричного П-контуру (рис. 2-28).

У разі використання симетричного вібратора виключно як однодіапазонна антена узгодження лінії живлення проводиться за допомогою чвертьхвильового узгоджувального шлейфу. Узгоджена лінія передачі може мати будь-яку довжину, так як вона працює в режимі хвилі, що біжить. Слід мати на увазі, що якщо загальна довжина вібратора дорівнює щонайменше 1λ або цілому числу λ (пучність напруги в точці живлення), то застосовується замкнутий чвертьхвильовий шлейф, а якщо довжина вібратора дорівнює λ/2 або непарному числу λ/2, то слід використовувати розімкнений чвертьхвильовий шлейф.

Само собою зрозуміло, що для узгодження можуть застосовуватись будь-які типи узгоджувальних пристроївза умови, що вони легко здійсненні конструктивно.

При описі L-подібної антени як багатодіапазонної антени було встановлено, що вібратор, що працює на всіх діапазонах, практично може бути налаштований в резонанс тільки для одного діапазону. У всіх інших діапазонах слід враховувати більшу чи меншу відхилення від резонансної довжини вібратора.

Сказане вище справедливе як для L-об-разной антени, але й всім можливих всехвильових антен. Коефіцієнт укорочення антени переважно залежить від ємнісного крайового ефекту, що має місце на кінцях антени. Як видно із рис. 2-29, якщо провідник збуджується на вищих гармоніках його резонансної хвилі, т. е. за його довжиною укладається кілька напівхвиль, то ємнісний крайовий ефект проявляється лише з його кінцях.

Оскільки ємнісний крайовий ефект подовжує електричну довжину антени, то довжина антени має бути зменшена. З рис. 2-29 ясно, що вібратор, по довжині якого укладається кілька напівхвиль, повинен бути відносно меншим укорочений, ніж напівхвильовий вібратор, так як ємнісний ефект у цьому випадку виникає тільки на кінцях вібратора.

Як правило, радіоаматор-початківець, що приступає до виготовлення антени, губиться перед вибором у різноманітті різних конструкцій антен. Ймовірно треба звернути увагу, насамперед, на сімейство напівхвильових вібраторів.

Вони мають електричну довжину, рівну λ / 2, і випромінюють у напрямку, перпендикулярно до площини, в якій вони підвішуються.

Такими простими напівхвильовими антенами є:

• антена з проміжним контуром, антена «Віндом» («американка»),
• Y-антена, шельфовий вібратор,
• вібратор із кабельною лінією живлення,
• всехвильова антена W3DZZ, антена «цепелін».

Всі ці антени по відношенню до коефіцієнта посилення абсолютно рівнозначні та відрізняються тільки видом харчування.

Наступною групою антени є антени у вигляді довгого дроту. Вони являють собою випромінювачі, по довжині яких укладається кілька напівхвиль робочої частоти. При цьому окремі напівхвильові відрізки збуджуються в протифазі і, отже, зі збільшенням довжини провідника напрям основного випромінювання дедалі більше наближається до напрямку натягу дроту.

До антен «довгий дріт» належать:

• антена у вигляді довгого дроту, всехвильова антена DL7AB,
• V-подібна антена,
• ромбічна антена.

Наступну групу складають рамкові спрямовані антени, які мають гостру діаграму спрямованості у напрямку, перпендикулярному площині, в якій розташовуються їх елементи. Йдеться в даному випадку про синфазно збуджувані напівхвильові вібратори, розташовані в вертикальної площиниодин над одним.

Приблизно такий же коефіцієнт посилення в напрямку основного випромінювання мають спрямовані спрямовані антени. Вони мають ту перевагу, що з їхньою допомогою можна встановлювати зв'язки у всіх напрямках. Вони займають трохи місця, але механічна конструкція їх значно складніша. Найбільш економічна в конструктивному відношенні і в той же час найбільш ефективна спрямована антена, що обертається, — антена. подвійний квадрат». Маючи лише два елементи, вона за своїми параметрами не поступається чотириелементною антеною «хвильовий канал».

Нарешті згадаємо вертикальні випромінювачі, що є найпростішими. вертикальні антениу вигляді штирів. Вони відрізняються тим, що вимагають зовсім мало місця та мають кругову діаграму спрямованості. Найбільш відома і найефективніша конструкція таких антен — антена типу Ground Plane «граунд — плейн» (GP), яка при правильному монтажі, незважаючи на те, що має кругову діаграму спрямованості, все ж таки дає невеликий коефіцієнт посилення і пологий кут вертикального випромінювання.

Яку короткохвильову антену вибрати?

Початківцю радіоаматору можна рекомендувати конструювати наведені нижче антени, тому що саме вони призначені для описаних цілей, що перевірено тривалою практикою їх використання, і співвідношення між витратами праці та матеріалами на їх виготовлення та результатами, що отримуються, дуже хороше.

Випромінювач із круговою діаграмою спрямованості та мінімально використовуваною площею для діапазонів 10, 15, 20 метрів – антена типу Ground Plane.

Всехвильова антена з невеликим коефіцієнтом посилення у високочастотних короткохвильових діапазонах і слабо вираженою спрямованою дією - всехвильова антена W3DZZ.

Спрямований випромінювач з дуже великою площею і великим коефіцієнтом посилення для всіх діапазонів - V-подібна антена.

Спрямований випромінювач, що обертається, з дуже великим коефіцієнтом посилення для діапазонів 20, 15 і 10 метрів — антена «подвійний квадрат».

Крилатий радіоаматорський вираз говорить: найкращий підсилювачпотужності – це антена.

Тут буде розглянуто найпростіші у виготовленні, але досить ефективні типи антен.

Напівхвильовий диполь

Діаграма випромінювання в горизонтальній площині має вигляд вісімки, максимум випромінювання (прийому) посідає площину полотна антени.

З торців випромінювання мінімальне.

У вертикальній площині вид діаграми випромінювання залежить від висоти підвісу диполя над землею. Чим вище підвішена антена, тим ефективніше вона працює на далеких трасах.

Вхідний опір диполя близько 75 Ом і незначно змінюється при висоті підвісу - Н більше λ/2. Якщо висота підвісу менша за чверть довжини хвилі, вхідний опір зменшується.

Довжина напівхвильового диполя розраховується за такою формулою:

де L – у метрах, f – у кГц.

Чим товщі провід, з якого зроблена антена, тим ширша смуга її пропускання. На практиці діаметр антенного дроту не менше 4 мм є цілком достатнім і для цього найкраще підходить антенний канатик або біметал.

Багатодіапазонна антена W3DZZ

Один із способів багатодіапазонного використання диполя – відключення його частини за допомогою резонансних контурів.

Багатодіапазонна антена з узгодженою кабельною лінією передачі, сконструйована радіоаматором W3DZZ, заслуговує на особливу увагу. Для радіоаматорів, які бажають мати все діапазонну антену, ця конструкція, безумовно, найпростіша і практична.

Місце, необхідне розміщення антени, невелике й у діапазонах, у яких проходить більшість далеких зв'язків, можна отримати значне посилення. При дотриманні зазначених розмірів додаткових поправок зазвичай не потрібні. Живлення антени по коаксіального кабелюв режимі хвилі, що біжить, усуває також перешкоди радіомовленню (кабель повинен бути на відстані 6 м перпендикулярним антені).

Котушки індуктивності L1 та L2 однакові. Вони можуть бути намотані на каркасі діаметром 50 мм (провід ПЕВ-2 1,5 крок намотування близько 2,5 мм, число витків - 20). До підключення контуру до антени він перевіряється ГІР і підганяється довжина чи число витків намотування L1 та L2 до отримання резонансу на частоті 7050 кГц. Конденсатори C1 і C2 - 60 пФ повинні бути розраховані на напругу до 3000 В і реактивну потужність до 10 кВА. Враховуючи, що контури антени не повинні засмучуватися при зміні навколишньої температури, конденсатори повинні бути з негативним ТКЕ.

Вертикальна антена (GP)

Вертикальна антена - чвертьхвильовий штир із противагами. Противаги виконують роль штучної землі. Дослідження, проведені швейцарським радіоаматором HB9OP, показали, що за допомогою антени GP можна досягти направленого випромінювання в горизонтальній площині, коли використовуються три радіальні провідники, натягнуті під кутом 120° по відношенню один до одного в горизонтальній площині і нахилені під кутом 45°.

Ця антена випромінює переважно у напрямках бісектрис кутів між горизонтальними провідниками і має вертикальний кут випромінювання близько 6 - 7 °. Діаграма спрямованості цієї антени у горизонтальній площині має вигляд листа конюшини.

Оптимальний вертикальний кут випромінювання, що дорівнює 6 - 7 °, досягається, за даними радіоаматора HB9OP, при висоті підвісу антени 6 метрів. Число радіальних провідників при заданому куті нахилу 45° впливає вхідний опір антени і для зазначеної антени становить від 50 до 53 Ом.

Переглядів: 437

Під назвою «Levy» ми розуміємо всі антени з центральною запиткою та двопровідною лінією з будь-якою довжиною променів та проводів лінії.

Розглянемо спочатку антену типу LW (рис.1).Довжина променя повинна бути не менше чверті довжини хвилі найнижчого з використовуваних діапазонів. Пристрій, що погодить, допоможе налаштувати його на будь-яку частоту. LW можна уявити, як половину антени Levy.

Але цей варіант незручний, оскільки струми ВЧ, що протікають і погоджувального пристрою вимагають хорошого заземлення всієї системи. Необхідно не розміщувати антени телебачення у цьому величезному «конденсаторі» (промінь-земля), що викликає очевидні труднощі.

Антена "Levy" (Подвійна антена Цепелліна) показана на рис. 2.

Досі говорилося, що випромінюючим проводам вібраторів необхідно мати резонансні довжини 41, 40 м або 20, 40 м. Насправді ця умова не така необхідна. Чверть хвилі – це мінімальна довжина, якщо ви хочете зберегти ефективність антени, але достатньо гарні результатиможна отримати, використовуючи і короткі промені.

Властивості двопровідної лінії допускають відводити її від полотна антени не перпендикулярно донизу, як це бажано для коаксіального кабелю. І в цьому випадку струми ВЧ компенсуються у узгоджувальному пристрої (потенціал ВЧ завжди дорівнює нулю по відношенню до землі).

Ця симетрія до землі робить Levy не впливає на прийом TV. Довжину двопровідної лінії вибирають найкоротшу.

Можна надати антені форму перевернутого V. Нижні кінці антени мають бути на висоті не менше 3 м, що диктується міркуваннями безпеки, т.к. на кінцях антени пучність напруги.

Випромінювальна частина Levy не визначається променями. Її пристрій узгодження, двопровідна лінія, промені – це нероздільні елементи.

Лінія знаходиться в режимі стоячих хвиль, і помилково називатиме цю лінію «фідером». Справжній фідер у Levy - це відрізок коаксіального кабелю, що з'єднує вихід трансівера з узгоджувальним пристроєм антени та КСВ-метром. Він працює в режимі хвилі, що біжить, з КСВ-1, що забезпечується узгоджувальним пристроєм. Узгоджувальний пристрій компенсує реактивний опір лінії та випромінюючих проводів, а також трансформує в 50 Ом повний опір лінії.

Антена Levy порушується непарним числом напівхвиль, що визначається загальною довжиною провідної частини та реактивними опорами котушок та конденсаторів узгоджувального пристрою.

Узгоджувальні пристрої для антен Levy

Усі не аперіодичні антени добре налаштовуються з коливальним контуром, але вібраторне навантаження може резонувати на багатьох частотах, тоді як коливальний контур, що складається з котушки і конденсатора, - лише на одній частоті.

Більшість станції мають пристрої узгодження, які компенсують реактивний опір та трансформують опори. Розглянемо кілька схем узгоджувальних пристроїв. У пристрої, показаному на рис. 1, Balun на вході, що має 50 Ом, постійно узгоджений із ставленням 1:1, він живить подвійну L з 50 Ом симетрично. Конденсатори С1 та С2 однакові та обертаються однією ручкою.

Конструкція (рис.2) не вимагає використання Balun, але необхідно мати здвоєну КПК.

Оскільки є подвійний контур дуже селективна, т.к. має гострий резонанс. Це дозволяє провести налаштування антени під час прийому. Вважають, що у Levy характеристики кращі, ніж у KB антен з коротенькими котушками, з тими ж лінійними розмірами. Однак за добротність, що дозволяє отримати ці результати, розплачуються необхідністю підстроювання узгодження QSY на кГц!

Залежно від конкретного діапазону необхідно живити двопровідну лінію у вузлі струму або напруги та переходити за допомогою затискачів від послідовного коливального контуру до паралельного.

Схем дуже багато - найбільш легко здійсненна конструкція з автотрансформаторним зв'язком, але вона вносить деяку асиметрію. Найпростіша (рис.3) опублікована F3LG. Автотрансформаторний варіант (рис.4) представлений F9HJ.

Ще один варіант, де вихідний опір визначається конденсаторами, показаний на рис.

На всіх KB діапазонах Levy, безперечно, найкраща антена: вона проста і працює в потрібних ділянках коротких хвиль, що випромінює полотно одне і теж для всіх діапазонів. Завдяки симетрії та двопровідній лінії живлення, вона не дає TVI.

ЩЕ ПРО АНТЕННИ

Пропоную Вашій увазі цікаві, на мій погляд, відомості про антени та антенні підсилювачі, отримані з різних джерел та в результаті експериментів.

Отже, чи знаєте Ви, що:

Найбільш багатоелементний «хвильовий канал», описаний у радіоаматорській літературі – 34-елементна антена на діапазон 1296 МГц, запропонована G8AZM, причому довжина траверси не така вже й велика – 2м.

Перше місце по довжині траверси (16 метрів!) займає 24-елементна антена (на 144 МГц) конструкції DJ40B, яка є і «м'якою» з «хвильових каналів», так як при транспортуванні може згортатися в рулон;

Довжину траверси близько 10 метрів має 22-елементний варіант антени Шпіндлера на 144 МГц. Ця конструкція у рулон не згортається!

В антенах «хвильовий канал» з простими рефлекторами залежність коефіцієнта захисної дії КЗД (тобто відносини випромінювання «вперед/назад») від кількості директорів має осцилюючий характер з екстремумами близько -10 дБ і - 20 дБ. Найбільший КЗД мають антени з 2,5, 8 і т.д. директорами;

При регулюванні «хвильових каналів» можливі два варіанти: при налаштуванні антени на максимальне посилення КЗД може зменшитися на 10 дБ і більше, а при налаштуванні на максимальний Кзд посилення знизиться в межах 0,5 ... 1 дБ;

В антенах із т.зв. «поглинаючим» елементом, розташованим позаду основного рефлектора з відривом 0,18…0,25 довжини хвилі, вдається отримувати дуже великі значення Кзд (понад 70 дБ!), проте, у досить вузькому секторі випромінювання;

Однією з причин погіршення ДН як KB, так і УКХ антен можуть бути резонансні явища в конструкції, що несе . Усунути їх можна різними способами: ізоляцією головного елемента від траверси, одяганням на траверсу феритових олець поблизу активного елемента або найпростіше пофарбувавши траверсу (але не елементи!) фарбою з додаванням порошку графіту;

При довгому фідері живлення поліпшити симетрування антени і зменшити місцеві перешкоди можна за допомогою двох феритових кілець. Одне встановлюється на фідер поблизу точок живлення антени, а інше біля антенного входу/виходу пристрою. У деяких складних випадках може знадобитися додаткове розміщення кілька феритових кілець уздовж всього фідера та підбір відстані між ними експериментально;

Застосувавши як антенного підсилювача(АУ) диференціальний каскад, можна як забезпечити широкосмугове симетрування антени, а й значно знизити місцеві перешкоди, зокрема. та від автомобілів. Як диференціальний ТВ АУ для MB добре працює м/с К174ПС1.

Використовуючи деякі цифрові ЕСЛ м/с серії К500 (К100) у лінійному режимі, можна виготовити диференціальний АУ зі смугою пропускання до 160…180 МГц. Коефіцієнт посилення (назад пропорційний ширині смуги пропускання) такого АУ досягає 40 (!) дБ.

За останній місяць захоплення радіо трохи просунулося: я став володарем легендарного Icom IC-R75, побудована антена T2FD, і натягнута найпростіша, але найцікавіша антена.

Про перші дві будуть окремі пости, тому що T2FD поки що лежить в коридорі і чекає ключа до заповітних дверей на горище, а новий приймач просто вимагав чогось більшого, ніж провід на балконі.

Отже, LW (довгий промінь, Windom або "американка") - про неї і йтиметься.

Примітно, що антена була винайдена Віндом аж у 1936 році і досі не втратила актуальності, як і багато інших речей у радіо. У стандартному вигляді вона повинна мати довжину рівно 41 метр і перекривати практично всі радіоаматорські діапазони КВ, крім 160м.

Покрутивши в черговий раз увечері валкодер, я зрозумів, що потрібно розширювати горизонти, і доки не встановлено T2FD на даху, натягнути довгий промінь.

Подивившись у вікно, швидко вибрав нижню точку підвісу – старий дерев'яний стовп електромережі. Не найкраще, звичайно, рішення, враховуючи, що у мене двір-коробка з 10-поверхівок, але з огляду на трудомісткі витрати, то як тимчасове рішення - краще і не придумати.

Наступного ранку вирушив на будівельний ринок, де були придбані:
1. Полівка П-274 40 метрів (розплутана та зрощена) – 300 руб.
2. Затискачі дуплекс М2 – 6 шт – 72 руб.
3. Тросик д2 – 2 м – 16 руб.
4. Ізолятор ретро – 2 шт. -24 руб.
5. Дюбель з кільцем 10 * 60 - 12 руб.
6. Рим-гвинт - 12 руб.
Разом, 436 рублів)

Монтаж антени зайняв годин 5 разом з усіма дрібницями та намотуванням трансформатора.
Балун 1:9 виготовлено на кільці РС40 діаметром 38 мм. за відомою всьому інтернету схемою.

Довжина полотна вийшла щось близько 70 метрів. Зі стовпа до балкона на 6 поверсі посередині:

Висота підвісу на стовпі – близько 5 метрів.

Так як таке довге полотно обов'язково накопичуватиме статику, проведений окремий провід заземлення від перил балкона (які з'єднані з арматурою та контуром будинку). Атмосферна напруга – річ серйозна:

Відразу ж разом у фідері простягнув жилу на кухню, де в мене обладнаний радіошок. У перспективі поставлю антенний перемикач зі становищем усіх антен "на землю".

Поки що про всяк випадок встромляю жилу в радіо - так спокійніше. На прийом не впливає, тому що антена вже має "скидання" ВЧ струмів через трансформатор.

Харчування антени через трансформатор вирішив робити тільки через цей вихід на землю, не хотілося, щоб струми бігли через ресівер. У будь-якому разі, травневі грози вже давно позаду, тому є ще час подумати над найкращим рішенням.

Кріплення верхнього кінця антени:

Загальний вигляд:

При натягу важливо також дати невелике провисання полотна зі зняттям фізичної напруги на провід. Потрібно враховувати і можливе зледеніння, і ураганні вітри, які тоненька полівка може не витримати.

Як результат:
- відкрився діапазон 80 метрів: чую любителів із усіх зон у Росії, але не більше.
- Відкрилася залізнична частота 2130 кГц. Нічого цікавого
- Середні та довгі хвилі – тепер гримлять на "ура". Слухайте одне задоволення.
– мовні станції в діапазоні 70, 60 метрів – тепер чути голосно, а головне – їх стало багато!).
Африка, Південно-Східна Азія також добре чути.

Сьогодні, наприклад, надвечір, слухав Radio Australia, ніби це ближня станція.

Але. Станції Америки, як і раніше, залишаються для мене загадкою. Або Китайрадіо перебиває, або вони чекають T2FD на даху!

Радіоаматори постійно знаходяться в пошуку антен, що ідеально підходять під конкретні умови. Звичайно, знання теорії в цьому процесі необхідне, але жодна теорія не замінює особистий досвід. Іншими словами, нічого не залишається, окрім як знову і знову пробувати різні антени, зважуючи їх сильні та слабкі сторони, а потім роблячи висновки. Чим ми сьогодні й займемося. Експериментувати цього разу будемо з декількома антенами, виготовленими із двопровідної лінії.

Трохи теорії

Двопровідна лінія - це два дроти, що йдуть паралельно. Як і будь-яку лінію, двопровідну лінію характеризують ряд властивостей, з якими найважливішими є (1) хвильовий опір, (2) коефіцієнт укорочення та (3) втрати на одиницю довжини для заданої частоти. Звичайно, є й інші властивості, такі, як погонні ємності, а також вартість, вага та інші.

На відміну від КВ, на УКХ для живлення антен кабель RG58 не схожий. Замість нього слід використовувати RG213 або кабель із ще меншими втратами. При використанні 10 метрів RG58 атенюація сигналу на 144 МГц становить 1.82 дБ, але в 450 МГц — 3.65 дБ. У RG213 вона становить 0.86 дБ та 1.73 дБ відповідно. Втім, якщо кабель короткий, лише кілька метрів, то зійде і RG58.

На КВ двопровідні лінії мають невеликі втрати. При довжині лінії близько 10 метрів через втрати в ній можна не переживати.

Нарешті, нагадаю, що двопровідні лінії чутливі до опадів. Також двопровідна лінія повинна бути від землі та металевих предметів на відстані не менше десяти відстаней між її проводами. На відміну від двопровідної лінії, коаксіальний кабель можна прокладати як завгодно – вздовж стін, по землі чи навіть під землею.

Як виміряти хвильовий опір та КУ лінії?

Справжні радіоаматорські двопровідні лінії доступні як у спеціалізованих онлайн-магазинах, так і на eBay за запитами на кшталт «450 Ohm Ladder Line» та «MFJ-18H250». Але ціни на такі лінії коливаються в районі 1.5-3$ за метр, що трохи дорого. Тому двопровідні лінії нерідко виготовляються самостійно з доступних проводів і розпірок, або як їх використовуються лінії, призначені трохи інших цілей. Як приклади доступних двопровідних ліній можна навести приклад проводу П-274М («полівка», близько 0.17 $ за метр) і ТРП 2х0.4 («телефонна локшина», близько 0.06 $ за метр). На eBay також можна знайти багато пропозицій за запитом «speaker wire» (близько 0.75$ за метр, залежно від товщини дроту).

Мінус таких ліній – невідомі хвильовий опір та КУ. Постає питання, як їх можна виміряти?

Хвильовий опір можна виміряти принаймні двома способами. Перший спосіб такий. Береться кілька метрів лінії та RLC-метр. Пристрій прикладається до одного з кінців лінії та вимірюється ємність C. Потім дроти лінії з'єднуються на другому її кінці та вимірюється індуктивність L. Хвильовий опір визначається за формулою Z = sqrt(L/C) .

Fun fact!Згадана раніше погонна ємність не більше ніж C на одиницю довжини лінії. Наприклад, один метр коаксіального кабелю RG58 має ємність близько 100 пФ. Раніше цей факт ми використали при виготовленні трапів для диполя.

Для другого способу нам знадобиться осцилограф, генератор сигналів та мультиметр. До осцилографа підключається T-подібний BNC-конектор. До одного з входів конектора підключається генератор, а до другого - відрізок вимірюваної лінії. На другому кінці лінії підключається потенціометр. Генератором сигналів генерується меандр, а ручка потенціометра ставиться в положення, при якому осцилограф показує сигнал без будь-яких спотворень. Коли таке становище знайдено, це означає, що лінії немає відбитків. Це можливо тільки якщо потенціометр має опір, що дорівнює хвильовому опору лінії. Залишається тільки взяти мультиметр і виміряти опір потенціометра, що вийшов. Процес наочно показаний у відео, знятий Alan Wolke, W2AEW.

Варто зазначити, що обидва способи далекі від ідеалу. Практика показує, що похибка виміру становить не менше 5%.

Використовуючи ту ж техніку з осцилографом, можна визначити КУ лінії. Якщо ми від'єднаємо потенціометр, сигнал повністю відображатиметься від кінця лінії. За допомогою осцилографа ми зможемо виміряти час, протягом якого сигнал двічі проходить по лінії (час round trip). Довжина лінії відома, що дозволяє виміряти швидкість розповсюдження сигналу. Поділивши цю швидкість на швидкість світла, отримуємо КУ.

Якщо у вас немає осцилографа, то КУ можна виміряти за допомогою КСВ-метра та еквівалента навантаження 50 Ом. Береться відрізок лінії завдовжки 5 метрів. Один кінець підключається до КСВ-метра, другий кінець - до еквівалента навантаження. Далі в інтервалі 15-30 МГц шукається мінімум ПКС. В результаті повинні знайти частоту, де КСВ дорівнює 1 або дуже близький до цього значення. На цій частоті лінія працює як напівхвильовий повторювач і пристрій бачить навантаження 50 Ом. Довжина лінії відома, половина довжини хвилі також. Ставлення першого до другого є КУ.

Проста похідна антена із двопровідної лінії

Описана вище теорія необхідна для розуміння та виготовлення наступної антени (ілюстрація запозичена з The ARRL Antenna Book):

Антена є звичайним дипольом, запитаним двопровідною лінією. Серед англомовних радіоаматорів антена відома як speaker wire antenna, оскільки часто вона робиться з того самого speaker wire. Здавалося б, якщо запитати диполь з вхідним опором 50-73 Ом за допомогою двопровідної лінії з хвильовим опором 100-600 Ом нічого хорошого не вийде. Але вище ми з'ясували, що лінія довжиною λ/2 працює як напівхвильовий повторювач. Залишилося знайти відповідну лінію, виміряти її КУ, обрізати лінію до відповідної довжини, і отримуємо дуже легкий та компактний диполь. Так як диполь живиться двопровідною лінією, жодних синфазних струмів у лінії не виникає, а отже, балун такий антени не потрібен. Як щогла можна використовувати тонку вудку, і не боятися, що вона зламається під вагою балуна.

Для антуражу було вирішено придбати 100 футів (30 метрів) того самого speaker wire завтовшки 20 AWG і зробити з нього диполь на діапазон 20 метрів. Виміряний КУ лінії виявився ~0.75. Це дуже зручно, тому що довжина λ/2 лінії складе 7.5 метрів, а це точно довжина легких і недорогих вудилищ.

Для кріплення вудилища замість відтяжок, як минулого разу, було вирішено використовувати верху точену:

Піка точена є шматком алюмінієвого профілю, обрізаний до півметра і загострений за допомогою дремеля. Піка забивається в землю приблизно половину довжини. Вудлище кріпиться до неї за допомогою ремінців з липучками, на зразок тих, що використовуються для кріплення батарей у квадрокоптерах. Всупереч інтуїції, така конструкція цілком надійна, а за вагою і місцем, що займає, істотно виграє у трьох викруток з мотузками.

Для підключення антени до трансівера зручно скористатися «крокодилом» та «банановим» штекером з діаметром 4 мм.

Штекер встромляється в роз'єм SO-239. По діаметру вони підходять одна до одної просто ідеально. «Крокодилом» найпростіше вхопитися за клему заземлення трансівера.

Точні розміри антени у мене вийшли такі. Довжина лінії – 758 см. Довжина одного плеча – 490 см. Графік КСВ антени трохи змінюється залежно від висоти антени до землі та кута між плечами, але в середньому виглядає так:

За бажання, погравшись із формою та висотою антени, КСВ на 20 метрах можна увігнати в одиницю. За щасливим збігом обставин антена виявилася досить непогано узгоджена і на 15 метрах. КСВ у цьому діапазоні становить від 1.7 до 2. Радіозв'язку вдалося провести в кожному з діапазонів. У плані рівня шуму та отриманих рапортів я не помітив жодної різниці з класичним диполем.

Fun fact!Так як у складеному вигляді антена дуже компактна, її не має сенсу завжди мати при собі як запасний.

Якщо хочеться розмістити трансівер подалі від антени та/або використовувати щогл вище (наприклад, оптимальні 10 метрів для цього діапазону), двопровідну лінію можна підключити через балун 1:1 до коаксіального кабелю довільної довжини.

Багатодіапазонний варіант

Можливий багатодіапазонний варіант подібної антени (ілюстрація знову запозичена з The ARRL Antenna Book):

Дана антена відома під іменами подвійний цепеліну, double zepp, center-fed zepp, а також, при використанні певних розмірів і типу лінії, як антена G5RV. Антена має не дуже зрозуміло який вхідний опір. Однак при вдалому виборі довжини лінії та плечей її можна налаштувати на будь-який КВ-діапазон за допомогою тюнера.

Важливо!Попри те, що співається у легендах, антена G5RV не налаштовує себе магічним чином на всі діапазони. Антені потрібний тюнер для всіх діапазонів за винятком 14 МГц.

На цей раз антена була зроблена з «полівки» з такими розмірами. Довжина лінії – 1340 см. Довжина одного плеча – 1305 см. Для узгодження антени було вирішено використати автотюнер mAT-30.

Антена чудово налаштовується на будь-який радіоаматорський діапазон від 80 до 10 метрів із КСВ 1-1.2. Тестові радіозв'язку були проведені в діапазонах 20, 40 і 80 метрів як найбільш популярних. У всіх діапазонах було отримано хороші рапорти.

При цьому антена виявилася напрочуд тихою. Рівень шуму становив 1-2 бали на 20 метрах, 2-3 бали на 40 метрах та 5-6 балів на 80 метрах. У моєму QTH такого низького рівня шуму я раніше не бачив у диполів, ні у вертикалів, ні навіть у рамкових антен (втім, остання встановлена ​​близько до будинку). Наприклад, на тих самих 40 метрах я типово спостерігаю 6-7 балів шуму. З чим це пов'язано — не дуже зрозуміло, але працювати в ефірі набагато приємніше.

Висновок

Описані варіанти антен недорогі, легкі у виготовленні, мало важать і займають мало місця у рюкзаку. На відміну від класичних диполів, їм не потрібний важкий балун. Тому в польових умовах за допомогою вудки такі антени можна встановити на б пробільшій висоті. На відміну від вертикалів, їм не потрібні противаги, про які завжди хтось та спотикається. Антені на діапазон 20 метрів не потрібен тюнер і при встановленні на 10-ти метровій щоглі (потрібний балун, але внизу антени) це цілком пристойна антена для проведення далеких зв'язків. Багатодіапазонний варіант антени потребує тюнера. Зате вона дає вихід відразу на всі КВ-діапазони і має низький рівень шуму.

Загалом, мій досвід з антенами з двопровідних ліній виявився винятково позитивним. Я збираюся інвестувати більше часу у вивчення споріднених антен.

Додаток:Продовження теми див статті