Маленькая ЕН антенна на диапазон 40 метров
Кононов Владимир (UA1ACO)
г. Санкт-Петербург
Все началось с того, что под руку попалась полиэтиленовая труба диаметром 110 мм и длиной 45 сантиметров. Но самое главное, что она была черного цаета. Как известно цвет трубы зависит от наполнителя. Черный цвет говорит о том, что наполнителем является сажа (т.е. углерод), а она является проводником. Как поведет себя труба в качестве основы для ЕН антенны из такого материала. Во всех рекомендациях по изготовлению ЕН антенн говориться, что использовать трубы черного цвета не рекомендуется, так как они создают большие потери. А действительно какие потери создаст такая основа?
Я выяснил, что содержание наполнителя в полиэтилене составляет не более 3%. А для чего нужен этот наполнитель? Оказывается для того, чтобы ультрафиолет не разрушал трубу и наполнитель является как бы защитой от разрушения. Таким образом гарантированный срок службы таких труб доходит до 50 лет!
Вот на такой трубе и решено было сделать ЕН антенну. Длина имеющейся трубы определила длину антенны. А также появлялась возможность сравнить созданную ЕН антенну с уже имеющейся, но сделанной на стандартной полипропиленовой трубе серого цвета и длиной 1 метр и диаметром 50 мм. (на этом сайте есть статья об этой антенне).
Исходные данные изготовленной антенны такие:
Диаметр полиэтиленовой трубы (черной) - 110 мм.
Длина трубы 450 мм (45 см).
Кожух для антенны не изготавливался (а надо бы).
Длина используемой медной фольги для цилиндров - 350 мм (с учетом пайки внахлест).
Длина цилиндров 100 мм (10 см) на трубе.
Соотношение длина/диаметр - 0.9
Расстояние между цилиндрами и между цилиндром и катушкой настройки - по 110 мм.
Провод используемый для всех катушек - ПЭВ 2,0.
Число витков катушки настройки - 16 витков.
Отвод от 1-го витка катушки настройки
Число витков фазирующей катушки - 2 витка.
Число витков входной катушки (подбирается при настройке) - не использовалась.
Фото изготовленной ЕН антенны на диапазон 7 МГц дано на Рис. 1
Рис. 1 Маленькая антенна на диапазон 40 метров.
Возникли проблемы с проводом, поэтому пришлось размотать старый силовой накальный трансформатор и провода ПЭВ 2,0 мм как раз хватило на изготовление катушки антенны.
Антенна полностью повторяет конструкцию, приведенную в предыдущих статьях. Поскольку антенна не имеет кожуха, а следовательно и хомутика настройки, антенну приходится настраивать раздвиганием витков катушки настройки, это конечно более кропотливо. После изготовления антенны были замерены ее характеристики, они показаны на рисунке Рис. 2 Изначальное количество витков (по расчету) катушки настройки, составило 14 витков. Характеристика антенны представленная на рисунке Рис. 2 как раз и отражает эту ситуацию. Дело в том, что провод, смотанный с трансформатора, был не совсем прямой (на рисунке Рис. 1 это видно) и при намотке катушки, получился небольшой шаг (витки ложились не плотно друг к другу). После доматывания еще одного витка, частота сдвинулась вниз на 7,060 МГц при неизменности характеристики.
Рис. 2 Характеристика антенны перед добавлением одного витка к катушке настройки.
После измерения характеристик на векторном анализаторе, антенна была установлена на подоконнике первого этажа и подключена к рядом стоящему трансиверу ICOM-718 с помощью стандартного тонкого приборного кабеля 50 Ом, длиной 60 сантиметров, рисунок Рис. 3. По измерителю КСВ трансивера, была измерена реальная полоса пропускания антенны. Она оказалась довольно узкой, около 40-50 КГц (по КСВ=2). Для работы на PSK это то, что надо! Конечно в SSB участке даже при переходе с одного конца диапазона на другой требовалась подстройка. Тем не менее антенну очень легко было перестраивать, отодвиганием одного витка катушки настройки. Конечно при постоянной эксплуатации антенны, ее необходимо снабдить органом настройки (хомутик, внутренний или внешний, кожух, при установке на улице, автоматическая ситема настройки антенны и т.д.), но цель изготовления данной антенны была иной, о чем говорилось выше. Важно было проверить принципиальную возможность изготовления такой антенны и проверить ее в самых неблагоприятных условиях.
Рис. 3 ЕН антенна на подоконнике первого этажа.
(под антенной серая круглая подставка высотой 25 см.)
И так, антенна стоит и подключена к трансиверу. Ну какой радиолюбитель удержится от того, чтобы выйти в эфир? Хотя, честно сказать, хорошего результата ожидать не приходилось. Ну сами посудите: длина антенны 45 сантиметров (и это для диапазона 40 метров!), высота над землей (в лучшем случае) 1,5 метра. Мощность передатчика 50 ватт (я никогда не устанавливаю максимум 100 ватт, да и страшновато как-то, антенна-то почти на трансивере!).
Кручу ручку настройки трансивера... прохождение не очень хорошее (как сказал EW7SL - "...как будто антенна отключена, станций мало, пойду на ВЧ бэнды, может там лучше"). Очень громко слышно RW3LZ (SSB), его зовут много станций, причем, как сказал Алексей, станции проходят громко попеременно из разных районов. Зову... с третьего раза Алексей дает рапорт RS 58. Воодушевленный проведенным QSO, "шуршу" дальше по диапазону... RK3DUZ, с первого раза 59/59. Перехожу на CW. Зову LA9LE, сразу отвечает и дает рапорт RST 559. Конечно оценка не блеск, но учитывая, что и сам Том (LA9LE) проходит с QSB до 559, вполне прилично! Иду дальше по диапазону, слышу SM5OMP (CW) заканчивает связь. Брэкаю, что я на частоте... отвечает подождите, и после окончания связи сразу вызывает меня! Рапорт 599/599 причем FB добавляет. Дальше связь с RK3YYL и т.д.
На следующий день прохождение было намного лучше, на SSB станции сидели одна на другой. Как ни странно, отвечать стали несколько хуже и оценки сигнала также ухудшились. С одной стороны это понятно QRM и мощные станции забивали мой слабый стигнал, но... отвечали! Иногда не с первого и даже не со второго раза, кто-то и вообще не слышал (при работе в группе). Были проведены связи с: SM5XHS; SM7BKZ; SM7TZF; UT5PH; DK0EPC; DK2KXA; YL2CA; OH6MM - на PSK31 а также EW8AM; UA3EMJ; RA3DQO; UA3SDE; RA3DMS; RK3EXG - на SSB и т.д. И здесь подтвердилось то, что вполне логично - высота подъема над землей. Работа антенны в 1,5 метрах от земли, это конечно плохо, но можно было сравнить с ЕН антенной, установленной на высоте 8 метров. На прием это почти не чувствовалось, но на передачу... очень сильно. Я понимаю, что RZ3ZM преспросил не зря, на какой высоте стоит антенна и какая подводится мощность: QRM, сигнал не очень сильный и не каждый работает в 1,5 метрах от земли мощностью 50 ватт на антенну 45 сантиметров длиной.
Кстати, удалось сравнить на слух ЕН антенну на подоконнике и ЕН антенну длиной 1 метр, на этот же диапазон, установленную на крыше, на высоте 8 метров. Высота не большая (а тем более на диапазон 40 метров) и разница на прием, практически была не большой... может чуть шумов больше от антенны на подоконнике, да это и понятно.
Ну и что, скажут, здесь особенного? Обычные связи, ничего интересного, никаких DX... Да, я согласен, все как обычно, но!!! ЕН антенна-то длиной 45 сантиметров и на высоте над землей 1,5 метра! И это все на диапазоне 40 метров! Все как обычно, только я эту антенну взял под мышку и с трансивером и антенной перешел метров на 50 в сторону и там провел еще несколько QSO!
Хочется сделать одно важное замечание уже звучавшее в предыдущих статьях и на которое надо обращать внимание:
Поскольку антенна маленькая, конечно появится желание расположить ее в жилом помещении. НЕ ДЕЛАЙТЕ ЭТОГО - помните о сильном влиянии электромагнитного поля! (это касается любых антенн, а тем более ЕН). Я конечно говорю не о QRP. Учитывайте влияние электромагнитного поля на организм человека!
Вот такие ЕН "пироги" на черной трубе!
Антенны. антенны 2 антенны 3 антенны 4
Моя первая ЕН антенна
Я назвал её RDA-антенна, потому что она задумана была именно для связи на диапазоне 80 м с ближними РДА-районами, которые недоступны на 20-ке. Вобщем антенна «ближнего боя» J
Почитав на сайтах W0KPH и F6KIM, а также в журнале “Радиомир”, я немного загрустил, потому что для антенны на 80м диапазон нужна пластмассовая труба диаметром 200 мм - где такую взять! Но при дальнейшем изучении вопроса я понял, что можно попробовать и с меньшим диаметром. На рынке полно сантехнических труб 110 мм, я нашёл повреждённую подешевле J . Цилиндры сделал из латунной фольги, провод для катушек 1,6мм Б/У. Сделал расчёт катушек по программке, данной у F6KIM, но поскольку формулы созданы для “нормальных” размеров, то резонансная частота моей антенны оказалась на 1 МГц ниже расчётной L . Отмотал часть витков – теперь выше требуемой! Постепенно “вогнал” в SSB участок и вышел в эфир. У меня уже был опыт работы с малогабаритными антеннами, в часности с кольцевой магнитной рамкой, поэтому я ожидал сигнал значительно слабее, чем, скажем, от диполя. К тому же антенна стояла на кухне на первом этаже двухэтажного дома с железной крышей. Но к моему удивлению сигналы шли 59+10! Правда, эта антенна оказалась узкополосной, но всё-таки не так, как рамка, где «шаг влево – шаг вправо» и КСВ более 10. Думаю, что при нормальных размерах полоса была бы значительно шире.
После водружения её на крыше частота скакнула вверх. Снова подгонка, правда всего лишь сдвиганием витков основной катушки. Даже не на резонансной частоте сигналы из UA9Y, UA9U и UA0A шли 59+20. Услышал Крым на 55. Что ещё замечено. Когда антенна подсоединена ТОЛЬКО к КСВ-метру MFJ-259, то легко достигается КСВ=1,1 или даже 1,0. Но стоит только оплётку кабеля подсоединить к корпусу трансивера, КСВ растёт, частота двигается. Начал мерить через антенное реле, соединённое с корпусом РА, вроде бы приблизился к «боевым» условиям. После этой процедуры при настройке Пи-контура чувствовалась лучшая согласованность с антенной, но оплётка всё же излучала. Пропустил кабель через ферритовое кольцо, сделав два витка – оплётка перестала излучать, однако достичь хорошего КСВ не удавалось. Решил оставить затею с кольцом вблизи антенны, но вблизи трансивера оставил.
После нескольких попыток всё же удалось получить приемлемый КСВ:
3,600 1,5
3,630 1,0
3,650 1,2
Конструкция антенны показана на Рис.1
Здесь D = 110 мм. В = 200 мм. В катушке L содержится 30,7 витка провода d = 1,6 мм виток к витку (насколько позволили неровности провода J). Катушка связи – 3 витка. Расстояние между катушкой L и цилиндром равно 30 мм, а катушка связи может передвигаться при настройке и в конце концов приблизилась на расстояние ~ 10 мм к катушке L.
Вот ссылки на сайты, где черпал информацию. Все объяснения принципа работы антенны мне не нравятся, самым употребительным словом там фигурирует «фазирование», правда, непонятно чего с чем и за чсёт чего J . И только рассуждения Ллойда Батлера VK5BR (последняя ссылка) действительно что-то проясняют.
http://www.qsl.net/w0kph/
http://f6kim.free.fr/sommaire.html
http://www.eheuroantenna.com
http://www.qsl.net/sm5dco
http://www.antennex.com/hws/ws1201/theeh.html
http://www.qsl.net/vk5br/EHAntennaTheory.htm
ЕН-антенна RZ0SP
Павел Барабанщиков RZ0SP
Ознакомившись в Интернете с чертежами и схемой EH антенны UA3AIC, решил повторить и сделал по чертежам автора антенну на 20-ти метровый диапазон. Антенна заработала сразу. Никаких настроек антенны я не проводил, только предварительно просчитал емкости для последовательного колебательного контура измерив индуктивности уже собранной антенны без подключения коаксиального кабеля. Результатом оказался несколько удивлен и обрадован: антенна работала. Но на мой взгляд ей явно чего-то не хватало. Я прослушивал станции 3, 4, 6 районов, станции JA1, 7A3, HL, но меня слышали только 0s, 0Q, 9M, короче говоря, станции ближайших районов. Вторую антенну я уже делал на 80 метров, но уже со своими доработками (методика просчёта контуров антенны та же). Ниже схематичный рисунок собственно антенны. На рисунке указаны: коричневым – медный запаянный с торцов цилиндр (2 шт.), красным – катушки индуктивности, намотанные проводом диаметром 2мм с шагом 1мм – 18 витков (индуктивность в собранной антенне – 12мкгн). Катушки вставлены в отверстия в стеклотекстолитовом изоляторе равномерно относительно геометрического центра каждого из цилиндров, в моём случае общий диаметр катушки – 50мм (при диаметре цилиндра 100мм и длине 300мм). Расстояние между цилиндрами (30мм) для герметичности залито пенополиуретаном. Зелёным обозначен фидер РК-75-20, фиолетовым – центральная жила, голубым – вибратор λ/2, бирюзовым и серым – конденсаторы типа КСО-250в. Особое внимание уделил фазировке цилиндров и катушек, кстати, ёмкости подгонялись с учётом ёмкостей, вносимых в схему цилиндрами, но без учёта ёмкости коаксиального кабеля. И соответственно, луч и фидер изолированы от цилиндров фторопластовыми втулками. Антенна подвешена Г-образно, основная длина луча – более 30 метров – висит на высоте 10 метров над землёй.
Уверенно, на 9–8 баллов, при небольших QSB прослушивал станции Белоруссии, Камчатки, Московской обл. Несколько хуже станции Краснодарского края. Во время UB DX contest проведены QSO со станциями Индии YU, Канады, VP2. Конечно, о реальных результатах говорить пока рано, но хотелось бы отметить хорошую помехоустойвость антенны, особенно в условиях промышленных QRM.
На фотографии в руках у меня контур элемента антенны на 20-тиметровый диапазон, встроенный в элемент delta loop, сделанный по такому же принципу, что и элемент на 80-метровый диапазон.
Укороченная вертикальная антенна на диапазон 40 метров
В настоящее время многие коротковолновики используют довольно мощные (до 100 Вт) и компактные приемопередатчики. Однако для выездов на природу в этом случае чаще всего приходится брать довольно большие антенны, транспортировать и устанавливать которые нелегко. Поэтому определенный интерес представляют укороченные антенны, которые при небольших размерах имеют вполне удовлетворительную эффективность и позволяют проводить радиосвязи на средние и большие расстояния при мощности передатчика соответственно около 10 и 100 Вт.
Довольно простую укороченную вертикальную антенну (рис.1) для диапазона 40 м предложил немецкий радиолюбитель Rudolf Kohl, DJ2EJ. Антенна довольно компактна, но, по мнению автора, имеет неплохие параметры. Она представляет собой вертикальный излучатель длиной 2,5 м, емкостное реактивное сопротивление которого компенсирует удлиняющая катушка L1. Противовесами являются 6 горизонтальных проводников длиной по 2,5 м. Согласование входного сопротивления антенны с волновым сопротивлением коаксиального кабеля обеспечивает катушка L2. Точную настройку антенны на рабочую частоту производят изменением индуктивности удлиняющей катушки L1 с помощью колец из порошкового железа, перемещаемых внутри катушки. Индуктивность согласующей катушки L2 достаточно подобрать при первоначальной настройке антенны. Для этой схемы согласования предпочтительна гальваническая связь всех компонентов, предотвращающая образование на антенне статического заряда.
Учитывая, что противовесы не являются идеальной «землей» и в них протекает небольшой ВЧ ток, для предотвращения затекания этого тока на внешнюю поверхность оплетки коаксиального кабеля обязательно следует установить эф-фективный кабельный дроссель (рис.2), расположенный непосредственно под противовесами. Кроме того, если для антенны в качестве опорной применяется металлическая мачта, то ее следует электрически «разорвать» диэлектрической вставкой.
КПД антенны зависит от отношения сопротивления излучения к сопротивлению потерь. Большое влияние на КПД оказывают потери в земле в ближнем поле антенны и добротность удлиняющей катушки. Повышенные сопротивления проводов и переходные сопротивления всех ВЧ токоведущих соединений снижают КПД антенны.
Потери в диэлектриках и изоляторах особенно сильно проявляются в местах, где присутствует высокое ВЧ напряжение, поэтому для укороченной антенны, имеющей низкое сопротивление излучения (1,6 Ом) и приемлемый КПД, требуется согласующая цепь с малыми потерями. Для этого целесообразно объединять согласующие элементы и излучающие проводники в одну электрически и механически законченную конструкцию.
Антенна, установленная на высоте 3 м над поверхностью земли, имеет коэффициент усиления -4,6 dBi при вертикальном угле возвышения максимума излучения 28°, что позволяет проводить радиосвязи на средние расстояния. Для радиосвязей на большие расстояния требуется, чтобы антенна излучала под малым углом к горизонту. Для этого (как следует из графика на рис.3) требуется установить антенну повыше.
Конструкция согласующего узла показана на рис.4 и 5. Согласующая цепь и изолирующие элементы образуют единый блок. Круглый пруток из полиэфирного стеклопластика длиной 1 м соединяется с монтажной панелью, на которой крепятся шесть противовесов длиной по 2,5 м каждый, ВЧ разъем для подключения коаксиального кабеля и согласующая катушка L2 (на отдельном монтажном уголке). Несколькими сантиметрами выше монтажной панели на стеклопластиковом прутке закреплена удлиняющая катушка L1. На верхнем конце стеклопластико-вого прутка находится держатель, в котором жестко фиксируется вертикальный излучатель длиной 2,5 м. Ниже монтажной панели располагается кабельный ВЧ дроссель. Тонкий стеклопластиковый пруток служит для перемещения направляющей гильзы с тремя сложенными вместе кольцевыми сердечниками Т157-2 (DHap=39,9; DBHyTp=24,1; h=14,5 мм) из порошкового железа.
Нижний конец стеклопластиково-го прутка, на котором закреплены согласующие элементы, вставляется в алюминиевую мачту. При небольшой высоте установки антенны для крепления мачты в земле достаточно конического винта. Нижняя часть антенны (противовесы) должна находиться на высоте не менее 2,5 м от земли. Такая высота установки обеспечивает и снижение влияния потерь в земле на КПД антенны, и электробезопасность (снижается риск прикосновения к противовесам в режиме передачи). Если требуется «всепогодная» антенна, то согласующий узел следует защитить от дождя и сырости пластмассовым кожухом.
В авторском варианте противовесы изготовлены из тонкостенных омедненных стальных трубок диаметрами 8 и 4,5 мм, а для вертикального излучателя длиной 2,5 м используются две трубки диаметрами 11,5 и 8 мм. Для снижения ВЧ напряжения на верхнем конце излучателя установлен алюминиевый шарик 030 мм. Моточные данные катушек приведены в таблице.
Первоначальная настройка антенны заключается в подборе индуктивности удлиняющей катушки L1 на выбранной частоте и индуктивности катушки 12 до получения КСВ в кабеле, близкого к 1. При эксплуатации антенны потребуется только подстройка индуктивности катушки L1.
В летние месяцы в течение всего дня антенна, установленная на высоте всего лишь 2,5 м над землей, позволяла без проблем проводить CW- и SSB-радиосвязи с любительскими радиостанциями всей Европы на передатчик мощностью 10 Вт. С передатчиком мощностью 100 Вт и поднятой выше антенной в соответствующие периоды времени были проведены радиосвязи с DX. Особенно впечатляет чистый прием на природе, в местах, где практически отсутствуют промышленные помехи. Здесь в приемнике звучит «тончайшая первоматерия - чистейшая и высочайшая форма воздуха», как греческие философы называли светоносный эфир!
При уменьшении индуктивности удлиняющей катушки L1 и незначительном изменении индуктивности катушки L2 антенна может работать в одном из более высокочастотных KB диапазонов. При этом, с ростом частоты ее эффективность увеличивается. Однако, начиная с диапазона 21 МГц, ее диаграмма направленности в вертикальной плоскости начинает приобретать многолепестковый характер.
По материалам статьи «Kleiner unsymmetrischer vertikaler Dipol», опубликованной в журнале CQ DL, №8/2008.
Подготовил В.Корнейчик. И.ГРИГОРОВ, RK3ZK.
ЕН-антенна "Isotron"
Еще одна антенна компактных размеров, не требующая устройства согласования. (Щелкнув по изображению справа, вы попадете на сайт ISOTRON (http://www.isotronantennas.com/). Для диапазонов 40
и 80m она изготавливается из двух полос, согнутых в форме перевернутого “V”, острые углы которых затем соединены вместе катушкой. Устройство в целом довольно компактно.
Ниже представлено описание процесса самостоятельного изготовления радиолюбителем антенны Isotron на диапазон 40m. Скачать или просмотреть описание можно
"Секретная" антенна
при этом вертикальные «ноги» имеют длину /4, а горизонтальная часть - /2. Получаются два вертикальных четвертьволновых излучателя, запитанных в противофазе. Важным преимуществом этой антенны является то, что сопротивление излучения составляет около 50 Ом. Запитывается в точке сгиба, причём центральная жила кабеля подсоединяется к горизонтальной части, а оплётка – к вертикальной Настройка заключается в подгонке длины, потому что окружающие предметы и земля несколько понижают расчётную частоту. Надо помнить, что ближний к фидеру конец мы укорачиваем на L = ( F/300 000)/4 м, а дальний конец – в три раза больше.
Предполагается, что диаграмма в вертикальной плоскости приплюснута сверху, что проявляется в эффекте "выравнивания" силы сигнала от дальних и бдлижних станций. В горизонтальной плоскости диаграмма вытянута в направлении, перпендикулярном полотну антенны.
Вседиапазонный диполь
Коротковолновые передающие антенны
INV. VEE на 14 мгц из коаксиального кабеля
Источник - журнал "CQ DL".
В сравнении с вертикальной антенной на дальних трассах аботает одинаково, но шумит гораздо меньше и перекрывает весь диапазон с хорошим КСВ
Многодиапазонный одноэлементный круг
Из публикаций известно, что эффективность круга (по усилению) превышает антенны типа квадрат и треугольник, поэтому выбрал антенну типа круг.
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).
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, 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.
Каждый радиолюбитель мечтает иметь на своей радиостанции направленные антенны. Особенно эта проблема актуальна для низкочастотных диапазонов, где полноразмерные направленные антенны, например Yagi, получаются уже столь внушительных размеров, что даже не представляется возможным установить такое сооружение. Да и ко всему — получить разрешение на установку таких просто громадных антенн – далеко не простая задача.
Вниманию представлен вариант направленной антенны для диапазона 40 метров (7 МГц). Эта антенна имеет следующие характеристики:
- Усиление 4,2 dbi
- Угол максимального излучения в вертикальной плоскости 33 градуса
- Отношение вперед/назад 24 db (4 балла по S метру)
- Ширина диаграммы направленности (ДН) по азимуту (по уровню -3db) 192 градуса
Антенна показана на рис. 1
Рис. 1
Она представляет из себя наклонный полуволновой диполь диной 19,65 м из медного провода 1,5-2 мм. Провод можно применить в ПВХ изоляции, но в этом случае следует учесть коэффициент укорочения провода в ПВХ примерно 0,96, т.е. диполь будет иметь общую длину 18,87 м. Неотъемлемой частью этой антенны является мелаллическая труба высотой 13,7 м и диаметром 40 мм, установленная на изоляторе. Внизу труба соединена с медным проводом-радиалом длиной 9-10 м. Эта длина не очень критична в сторону увеличения, т.к. излишек длины будет скомпенсирован конденсатором С. Провод обычный медный Ø 1-1,5 мм. В точке соединения трубы и радиала в разрыв включен кондесатор переменной ёмкости с максимальной ёмкостью 300-400 пФ, который является настроечным органом этой антенны.
Из рисунка становится понятно, что труба с радиалом представляют из себя пассивный рефлектор с общей длиной 22,7 м. Конденсатор в данном случае выступает в роли укорачивающего элемента для рефлектора. Активный вибратор – наклонный диполь. Нет нужды разъяснять как работает рефлектор любой антенны. Сверху труба продолжена до высоты 15,2 м диэлектрической вставкой. Это может быть полиэтиленовая, ПВХ, фибергласс или любой другой диэлектрик, например дерево.
К концу вставки прикреплен наклоный диполь. Нижний конец диполя может быть расположен над землёй/крышей на расстоянии 1 м. Известно, что на концах диполя всегда максимум напряжения, поэтому в целях безопасности лучше расположить его выше, скажем 2,5 метра, но тогда придётся увеличивать общую высоту всей антенны. Можно сделать следующий вариант – согнуть нижний конец диполя в направлении на мачту и закрепить его верёвкой к мачте. В этом случае обеспечивается безопасность от случайного прикосновения к диполю во время передачи. Такой альтернативный вариант немного теряет в усилении (примерно 0,5 dbi), но зато уменьшается на 1 градус угол излучения в вертикальной плоскости,
Антенну лучше всего настраивать на максимальное подавление сигнала. Усиление антенны в процессе перестройки конденсатора остаётся почти постоянным, а вот подавление меняется очень сильно. Поэтому для настройки лучше всего использовать генератор с вертикальной антенной-штырем, отнесённым от антенны минимум на 3-4 лямбды. При моделировании получается ёмкость 260 пФ. В реальности это значение возможно будет другим. После окончания настройки конденсатор можно заменить постоянным керамическим с нужным количеством кВар. ДН антенны в вертикальной плоскости показана на рис. 2
Рис. 2
Видно, что антенна принимает и излучает сигналы в большом диапазоне углов. Это хорошо, как для коротких трасс, так и для трансатлантических. На рис. 3 показана азимутальная ДН антенны. Красным цветом показана вертикальная составляющая излучения антенны, синим (восьмёрка) – горизонтальная, а чёрным – суммарная ДН антенны.
Рис. 3
При подключении кабеля питания антенны, жилу кабеля следует подключить к верхней половине диполя а оплётку — к нижней. Входной импеданс диполя в этой антенне равен 110 Ом. Если запитать антенну кабелем 75 Ом, то получим КСВ=1,47. Для тех, кто хочет тщательнее согласовать диполь с кабелем можно применить ¼ волновой отрезок кабеля 75 Ом подключенный к диполю. На другом конце такого кабеля-трансформатора будет импеданс 51,1 Ом, поэтому к нему уже можно подключить кабель 50 Ом любой длины.
Теперь некоторые рекомендации для тех, кто захочет сделать такую антенну с ДН на 4 направления. В этом случае естественно понадобятся 4 аналогичных диполя и 4 индивидуальных радиала, по 9 метров для каждого направления. Но в этом случае, при работе в конкретном направлении остальные диполи не должны принимать участия. Для этого нужно отключать при помощи реле неработающие в данный момент кабеля (оплётку и жилу), прямо у точки питания каждого диполя. Таким образом каждый диполь будет состоять из двух отрезков примерно по 10 метров, которые не резонируют и значит не вносят влияния в работу антенны. Также желательно отключать не работающие радиалы. Если радиалы не отключать — антенна теряет усиление до 3,1 dbi и у неё снижается отношение вперёд/назад до 15-16 дб.
Антенну можно использовать и для других диапазонов, смасштабировав её размеры. Такая антенна будет полезной охотникам за DX, дипломами, контестменам.
А. Барский VE3XAX ex VA3TTT
73!EH-40m на крыше дома
"EH-antenna 40m" установлена с краю плоской крыши 5 (пяти) этажного жилого дома, вместо антенн на диапазоны 20м и 15м, которые были установлены первоночально. Время затраченное на установку составило 40 минут, с учетом того, что мне три раза пришлось спускаться с крыши для контроля частоты резонанса в нужном участке диапазона.
На частоте резонанса получено КСВ в линии питания антенны равным 1.08, точно такой же как при настройке и при тестировании на балконе.
На основе анализа поездок в RDA: RA-08 и RA-27 (где применялся импортный кабель) и успешной установки на крыше антенн (применяется кабель марки РК50-4-11) на различные диапазоны был сделан важный вывод:
Необходимо применять качественный коаксиальный кабель типа РК50-4-11, а не импортные кабели сомнительного качества! Длина кабеля должна равняться половине длины волны с учетом коэффициента укорочения кабеля!
ИНТЕРЕСНЫЕ QSO (с моей точки зрения).
9 декабря 2012г. просматривая диапазон, зафиксировал позывной из Венесуэлы - YV4OW, но увидев что данный позывной в моем аппаратном журнале уже есть, хотел пройти мимо, т.к. у меня было QSO с ним на этом диапазоне, но с использованием антенны FD-8. Решил позвать его и он ответил на мой вызов с первого раза, хотя в этот же момент его вызвали многие станции из Европы! И это при длине антенны в 70см и высоте установки в 3 метра от плоскости крыши.
YV4OW - дистанция 9 863 км
подтверждение в виде eQSL от YV4OW
3B9/OH1LEG - дистанция 8 555 км
Вечером 2 января 2013г. работал на общий вызов на диапазоне. Корреспонденты подходили редко, т.к. в основном мой позывной давно уже есть в аппараных журналах и я просто не интересен для них (повторы на различных диапазонах не засчитываются на дипломы и на мой взгляд это является недостатком условий клуба ЕРС). Чуть позже, зайдя на сайт Display Reception Reports увидел (смотри скриншот ниже), что мой уверенный сигнал принимался в Австралии: VK7KT ор. Graham loc: QE28TT. С этим корреспондентом у меня было уже QSO, может поэтому он не стал меня вызывать? Дистанция составила 14 563 км при использовании антенны длиной в 70 см и установленной мощности на выходе трансивера в 50 Вт!
Утром 13.04.2013 был проведен не запланированный небольшой эксперимент по установке радиосвязи с различными типами антенн с COLOMBIA - радиостанция HK3JJH.
Сканируя диапазон обнаружил работающую станцию на общий вызов HK3JJH. В этот момент была подключена к трансиверу антенна FD8, которая натянута между домами. Для меня это была новая станция с COLOMBIA и естественно я не задумываясь позвал его на FD8. Pedro (HK3JJH) даже не переспросил кто его вызывал. Решил еще раз позвать - безрезультатно. Подключив ЕН - антенну на 40м вызываю снова Pedro (HK3JJH). Он тут же мне ответил и мы с ним провели обычное QSO.
Английскому радиолюбителю G7FEK - удалось добиться эффективной работы антенны даже в диапазоне 80 м. Многодиапазонная антенна длиной всего лишь 14,2 м была разработана для установки на небольшом садовом участке. При использовании хорошей системы заземления в этом диапазоне ее входной импеданс составляет около 25 Ом, а в диапазонах 40 м, 30 м, 17 м, 15 м и 12 м он близок к 50 Ом. Несколько усложнив конструкцию, можно добиться отличного согласования антенны с коаксиальным кабелем и в диапазоне 20 м.
Первый вариант антенны был разработан в 1988 г., прототипом послужила простая антенна Маркони - ненаправленный вертикальный проволочный излучатель, работающий в диапазоне 80 м. Основная идея конструкции - использование двух четвертьволновых Г-образных излучателя, расположенных недалеко друг от друга, но имеющих минимальную взаимную связь вследствие того, что они настроены на разные частоты. Примерно такой же принцип используется, например, в многодиапазонных дипольных антеннах - т.н. fun-диполях, получивших свое название, по-видимому, по сходству с лопастями вентилятора. Но в антеннах с концевым возбуждением (например, четвертьволновых вертикалах) этот принцип практически никогда не использовался.
Антенна G7FEK имеет довольно пологий угол излучения (30-40°) на всех любительских диапазонах, за исключением 30-метрового. В этом диапазоне антенна представляет собой полноразмерный горизонтальный диполь.
При тщательном соблюдении всех конструктивных требований правильно настроенная антенна может работать без антенного тюнера в диапазонах 40 м, 30 м, 17 м и 15 м. В пределах любительских диапазонов 3,5-28 МГц сопротивление излучения составляет 25-200 Ом, что обеспечивает эффективность излучения даже при использовании самых простых систем заземления. В отличие от антенн Windom и G5RV, настройка антенны G7FEK в резонанс на основных диапазонах осуществляется независимо.
Конструкция антенны G7FEK показана выше на рис.1, она была изготовлена из остатков антенны G5RV, а потому она и внешне напоминает эту антенну, правда, меньшего размера.
Если кто-то из радиолюбителей уже пытался использовать антенну G5RV на маленьком загородном участке, то он отлично знает, что качество ее работы в диапазоне 80 м далеко от идеала, а укороченная антенна G5RV вообще совершенно бесполезна при работе с DX в этом диапазоне. В то же время, антенна G7FEK не уступает по эффективности полноразмерной антенне диапазона 80 м, установленной на такой же высоте.
Антенна G7FEK состоит из вертикальной двухпроводной линии длиной 7,3 м, нижние концы которой соединены между собой, к верхним подключены горизонтально подвешенные проводники длиной 11,6 и 2,4 метров. Фактически, антенна представляет собой два Г-образных излучателя.
В диапазоне 80 м используется левый (по рис.1) излучатель, который в этом диапазоне является четвертьволновым. Его длина оптимизирована для получения резонанса на частоте около 3,7 МГц, т.е. в телефонном участке диапазона. Второй Г-образный излучатель, образованный проводниками длиной 7,3 и 2,4 м и располагающийся правее излучателя 80-метрового диапазона (по рис.1), в этом диапазоне имеет высокий входной импеданс и не оказывает заметного влияния на параметры антенны.
При использовании антенны в диапазоне 40 м уже Г образный излучатель 80-метрового диапазона имеет высокий импеданс, а расположенный правее излучатель является четвертьволновым, и его резонансная частота составляет около 7,1 МГц.
В диапазоне 30 м горизонтальная часть антенны работает как диполь, возбуждаемый четвертьволновым трансформатором, в роли которого выступает вертикальная часть антенны.
В диапазоне 20 м обе Г-образные части имеют высокий входной импеданс, и обеспечить хорошее согласование с кабелем можно лишь подключив к точке питания дополнительный проволочный четвертьволновый излучатель длиной 5,1 м.
В диапазоне 17 м излучатель 80-метрового диапазона имеет длину волны равной 5/4, что обеспечивает низкий входной импеданс антенны и возможность ее хорошего согласования с коаксиальным кабелем.
В диапазоне 15 м двухпроводная линия является полуволновым повторителем и обеспечивает хорошее согласование с излучателем диапазона 7 МГц.
В диапазоне 12 м резонансная частота антенны составляет немногим более 25 МГц, но входной импеданс имеет значительную реактивность, поэтому для согласования с передатчиком обязательно требуется антенный тюнер.
В диапазоне 10 м входной импеданс антенны очень велик, поэтому ее можно использовать лишь как вспомогательную. Согласование трансивера с антенной может обеспечить только антенный тюнер. Кроме того, для повышения эффективности излучения следует применять высококачественный фидер с низкими потерями на частотах диапазона 10 м.
Антенна G7FEK не является диполем «в чистом виде», поэтому не следует устанавливать ее в виде «перевернутого V», т.к. такая конфигурация приведет к значительному ухудшению параметров антенны.
Горизонтальное полотно антенны закрепляется на опорных мачтах, которые могут быть металлическими, но следует избегать установки такой мачты в непосредственной близости от двухпроводной линии. Если все же необходимо закрепить линию, то следует воспользоваться диэлектрической мачтой.
Волновое сопротивление открытой линии не имеет значения, но расстояние между ее проводниками должно быть не менее 20 мм. И это действительно так, ибо открытая линия, установленная в вертикальной части антенны, используется именно как часть данной антенны, а не выполняет функции фидера. Следовательно, волновое сопротивление линии не является критичным. Антенна отлично работает даже с 450-омной открытой линией.
Соединенные вместе нижние выводы открытой линии подключаются к центральной жиле 50-омного коаксиального кабеля, а противовесы или система заземления - к оплетке кабеля.
Минимальное требование к противовесу (резонансному радиалу, поднятому на некоторую высоту) - один изолированный провод длинои 19,8 м, проложенный под горизонтальным излучателем 80-метрового диапазона. Если для прокладки провода длины участка недостаточно, то провод можно согнуть так, чтобы он уместился в габариты участка. Следует иметь в виду, что нельзя размещать противовес непосредственно на земле.
Для повышения эффективности излучения и упрощения настройки антенны в диапазоне 7 МГц рекомендуется установить, кроме 19,8-метрового противовеса, хотя бы один противовес длиной 10 м.
Если антенна устанавливается в полевых условиях, то в качестве противовесов желательно использовать два медных провода диаметром 2,5 мм в изоляционной оболочке, длина которых приблизительно составляет 18,3 и 9,1 м. Провода можно расположить непосредственно на поверхности земли. Последние 3 м проводов рекомендуется поднять на высоту приблизительно 50 см. Такая система заземления обеспечит очень низкий КСВ в диапазонах 80 м и 40 м и упростит процедуру настройки антенны.
Так же можно использовать систему заземления с зарытыми в землю проводами. Длина каждого из них должна быть 10 м. Более длинные провода не окажут существенного влияния на качество работы антенны. Минимальное число проводов - 4, но лучше, если их будет больше.
С хорошей системой заземления антенна имеет максимальную эффективность, но ее полный входной импеданс в диапазоне 80 м составляет около 25 Ом, что требует использования антенного тюнера. Для успешной работы с DX предпочтение следует отдать хорошей системе заземления, а не стремиться получить КСВ, близкий к 1, поскольку в любой антенне главное - это эффективность излучения, а не низкий КСВ.
При работе на низких частотах излучение под низкими углами обеспечивает именно вертикальная часть антенны, а потому ни в коем случае нельзя допустить, чтобы какая-то часть этого элемента касалась земли или лежала на ней, крепилась к дереву или прибивалась к стене. Кроме того, снижение высоты антенны ниже 7,3 м тоже неизбежно сказывается на эффективности излучения.
При увеличении длины вертикальной части антенны (т.е. открытой линии) соответственно уменьшаются размеры горизонтальных излучателей. Иными словами, чем выше антенна, т.е. чем длиннее открытая линия, тем меньше пространства требуется для размещения горизонтальных излучателей. А вот увеличивать длину горизонтальных излучателей за счет уменьшения длины открытой линии не следует: в отличие от горизонтальных антенн, в данном случае «длиннее» еще не значит «лучше». Ибо длинная низко висящая горизонтальная антенна абсолютно неэффективна при работе в диапазоне 80 м, поэтому для получения оптимальных рабочих характеристик во всех диапазонах рекомендуется соблюдать предложенные размеры антенны.
Для оптимальной работы с DX необходимо иметь хорошее заземление и надлежащую систему радианов. В ходе многочисленных испытаний антенны не было выявлено кардинальных различий между стандартной системой заземления с множеством зарытых в землю радиалов и простой системой, состоящей из двух приподнятых противовесов длиной 19,8 и 10 м каждый. Радиалы не обязательно располагать только по прямой. Кроме того, радиалы или заземляющие стержни можно зарыть прямо в землю. Правда, заземляющие стержни не очень хороши для работы антенны на высоких частотах, разве что в тех случаях, когда почва в вашем саду имеет очень хорошую проводимость. Тогда нужно просто нарастить число зарытых в землю радиалов. Они могут быть достаточно короткими, менее 10 м. Для закапываемых в землю радиальных линий не рекомендуется использовать изолированный провод.
Настройку антенны следует начинать с подбора длины противовесов и их расположения, добиваясь явно выраженного минимума КСВ в диапазонах 3,7 и 7,1 МГц. Точные вели
чины резонансных частот в этих диапазонах на данном этапе не имеют решающего значения, их можно подстроить позднее. Если невозможно отыскать минимум КСВ ни на одной частоте в пределах этих диапазонов, то источник проблемы - в системе заземления. Значит, она требует проверки и/или доработки.
Добившись низкого КСВ (менее 2:1) в пределах диапазонов 80 м и 40 м, необходимо обеспечить точную настройку антенны в резонанс на частотах 3,7 и 7,1 МГц. Для этого изменяют длину каждого горизонтального излучателя. Очевидно, что когда КСВ минимален на частоте 3,58 МГц, следует укоротить горизонтальный излучатель 80-метрового диапазона. Для этого можно просто смотать конец провода, не отрезая его.
Точная настройка антенны в резонанс на частотах 3,7 и 7,1 МГц гарантирует ее работу на остальных, более высокочастотных диапазонах.
Даже если в процессе установки пришлось несколько изменить размеры антенны, и отсутствуют какие-либо приборы для ее точной настройки, то не стоит отчаиваться - на всех основных любительских диапазонах с помощью антенного тюнера антенну можно легко согласовать с трансивером.
На протяжении 2007 и 2008 годов сравнивалась работа антенны G7FEK и многодиапазонного диполя, установленного на высоте 7 м. Можно однозначно констатировать, что в диапазоне 80 м антенна G7FEK чаще всего более эффективна для радиосвязи с DX. Правда, на очень коротких трассах (100-400 миль) антенна G7FEK все же несколько уступает полноразмерному диполю, подвешенному на такой же высоте. Очевидно, что здесь сказывается более низкий угол излучения антенны G7FEK.
На остальных KB диапазонах антенна G7FEK работает так же, как и многодиапазонный диполь. Разве что, в диапазоне 14 МГц диполь работает несколько лучше, но это понятно: ведь в диапазоне 14 МГц антенна G7FEK не является резонансной. Для повышения эффективности работы в этом диапазоне следует применить дополнительный проволочный излучатель. Тем не менее, даже без такого дополнительного элемента антенна вполне прилично работает в диапазоне 14 МГц.
Если изготовленная антенна не имеет хорошего заземления, то рекомендуется использовать «запорный дроссель» в линии коаксиального питания, что предотвратит протекание ВЧ тока по внешней.оплетке кабеля и, соответственно, его прохождение через аппаратуру радиостанции. Дроссель можно изготовить из коаксиального кабеля RG-58, намотав 6 м кабеля на ПВХ-трубу диаметром 200 мм. Обычно дроссель устанавливается недалеко от точки питания антенны, но в данной антенне его можно установить на расстоянии около 17 м. Хотя такая рекомендация может показаться немного необычной, но она вполне эффективна, т.к. часть коаксиального кабеля (от точки питания до дросселя) играет роль дополнительного противовеса, который улучшает параметры системы заземления.
В диапазоне 30 м угол излучения антенны G7FEK довольно велик, поэтому финский радиолюбитель Juko, OH5RM, предложил использовать четвертьволновый шлейф (рис.2) для «отсекания» вертикальной части антенны от горизонтальной:
В результате, вместо горизонтального диполя с концевым возбуждением получилась типичная вертикальная несимметричная антенна. Наиболее оптимальные параметры для этого диапазона - низкий угол излучения и КСВ, близкий к 1, - получаются при длине вертикальной части 7,2 м, а шлейфа - 5,5 м. Кроме того, на рис.2 показан проволочный излучатель, который используется для повышения эффективности работы антенны в диапазоне 14 МГц.