Эксплуатация антенн описанных в (1,2) подтвердила их хорошие технические характеристики и высокую надежность примененных конструктивных решений. Но, «Нет предела совершенству», в этой статье речь пойдет о дальнейшем совершенствовании конструкции.
На рис №1 представлены графики основных параметров антенны UA6AGW v.40, снятые с помощью антенного анализатора АА-330М.
На графике красной линией обозначен уровень КСВ. Из графика следует, что в данном случае, согласование антенны с кабелем оставляет желать лучшего. Но, аппаратный КСВ-метр, показывает полное согласование (КСВ=1,0). Я склонен больше доверять аппаратному КСВ-метру, поэтому этот параметр пока можно оставить без внимания.
На рис. 2, представлены графики, всем известной Inverted V.
Зеленая линия, на обоих графиках, обозначает активное сопротивление. Как можно увидеть из графика на рис №1 активное сопротивление имеет значение около 60 Ом. На рис №2 активное сопротивление имеет значение 50 Ом. Но здесь, не это, самое главное. Самое главное, на мой взгляд, то, как ведет себя активное сопротивление на частоте резонанса. В этом то, и есть основное отличие этой антенны от «классических» антенн.
На рис №2, график Inverted V показывает падение активного сопротивления на частоте резонанса, соответственно эквивалентная схема этой антенны будет иметь вид последовательного контура, со всеми характеристиками присущими последовательному резонансу, о чем, и написано во всех учебниках.
А на рис №1 хорошо видно, что на частоте резонанса активное сопротивление возрастает. Это означает, что эквивалентная схема этой антенны имеет вид параллельного контура, со всеми атрибутами параллельного резонанса, в отличие от антенн, содержащих в основе своей диполь Герца.
Впрочем, параллельный контур в этой антенне хорошо просматривается, так сказать, и невооруженным взглядом, из самой конструкции и электрической схемы.
Проверка характеристик выявила наличие реактивной составляющей в комплексном сопротивлении антенны. На рис.1 и 2 синяя линия обозначает уровень реактивной составляющей. В идеальном варианте реактивная составляющая должна быть равно нулю. Анализатор показал, что реактивность имеет индуктивный характер.
Просматриваются два способа снижения индуктивной составляющей:
1. Уменьшить индуктивность (уменьшить диаметр рамочной части).
2. Увеличить емкость конденсатора С-2 и скомпенсировать индуктивность.
Но: В первом случае, уменьшение размеров излучающей рамки снизит эффективность рамочной части, а соответственно уменьшится уровень магнитной составляющей в точке формирования фронта волны излучения и соответственно снизится уровень самой волны излучения.
Во втором случае, с увеличением емкости конденсатора С-2, для сохранения частоты настройки антенны, потребуется уменьшение емкости конденсатора образованного лучевой частью антенны и подключенной параллельно С-2, другими словами, нужно уменьшать длину лучей. (Справочно — один метр провода расположенный в пространстве имеет емкость около 8 пф.) Уменьшение длинны лучевой части антенны не должно быть слишком большим (проведенные опыты подтвердили это), оно ограниченно самой логикой, эффекта Полякова (3), используемого в этой антенне. Длинна лучей, должна быть несколько больше 1/8 длинны волны. Для частоты 7100 кГц, длинна волны, составляет 42,253 м., соответственно, длинна лучей, должна быть больше 5,28 м.
Исходя из этих соображений, диаметр рамки был лишь слегка уменьшен, немного увеличена емкость конденсатора С-2 и длинна лучей, уменьшена в разумных пределах.
Вот, какие характеристики получились у модернизированной антенны
Как видно из графиков реактивная составляющая равна нолю, резко выросло значение активной составляющей комплексного сопротивления, но при этом КСВ имеет значение близкое к единице. Аппаратный КСВ-метр, в этом случае показывает, тоже единицу.
Основные размеры и номиналы примененных деталей новой антенны указанны на Рис.5
Длина лучей указанна от изолятора до изолятора (с некоторым запасом по частоте), без учета заделки. Настройка антенны ведется укорочением (подгибанием) лучей. Для настройки антенны на частоту 7100 кГц, длинна лучей, получается около 5,8-6 метров.
Мачта у этой антенны, изготовлена из двух стеклопластиковых труб, диаметром 42-мм., 3-х и 4-х метровой длинны (поэтому и высота установки антенны- 7 метров), выполненных методом продольно-поперечного косоугольного армирования. Распорка выполнена из такой же стеклопластиковой трубы диаметром 15 мм. Один из способов крепления распорки показан на рис. 6.
Для того, что бы можно было оперативно положить и поднять антенну, силами одного человека, было изготовлено несложное устройство. К основанию этого устройства приварен кусок арматуры диаметром 12мм., длиной немногим более 500мм., который в данном случае, воткнут в землю и на фото не виден. Остальные детали и принцип действия, ясны из рисунков № 7 и 8
Как видно из схемы, емкости конденсаторов приведены к стандартным значениям. Сделано это по следующим причинам. Конденсатор С-1 находится под небольшим напряжением и здесь есть резон применить стандартный конденсатор К15-1У либо несколько последовательно включенных конденсаторов КСО соответствующей емкости. Кроме того, пучность напряжения в этой антенне, как известно, находится на концах лучей, уменьшение их длинны, привело к возрастанию напряжения на конденсаторе С-2. При мощности подводимого сигнала более 100 Ватт в сырую погоду стал возникать пробой конденсатора С-2, если он выполнен из стандартного конденсатора 2*495 пф (1). Здесь так же можно применить конденсатор типа К15-1У.
На рис.9 показан пример монтажа с применением конденсаторов К15-1У
Кстати, у нескольких экземпляров конденсаторов К15-1У, уже побывавших в употреблении, был замечен интересный дефект. Заключался он в том, что при подаче на антенну сигнала в режиме «нажатия», либо при работе в режиме PSK, наблюдалось медленное изменение параметров антенны, в частности КСВ. Изменение КСВ, как выяснилось позже, было вызвано нагревом конденсатора С-2, изменением его емкости и соответственно изменением частоты настройки антенны.
Вместе с тем, как известно, конденсаторы, выполненные из коаксиального кабеля, обладают хорошим ТКЕ, высоким напряжением пробоя и способны работать с реактивностью (во время настройки антенны). Вполне логично применить такой конденсатор и здесь.
Собственно рамка, в данном случае, выполнена из более тонкого (чем в первой версии) и соответственно более дешевого, кабеля с диаметром экрана, в виде гофрированной трубки, около 15 мм. Производители и продавцы его называют «полудюймовым», либо 1/2 дюйма. Применение более тонкого кабеля вызвало сужение рабочего диапазона антенны, по уровню КСВ-2,0, примерно, до 150 кГц. Для защиты излучающей рамки (кроме того, что она покрыта лаком, в один слой) применяется, очень недорогая, электромонтажная гофрированная труба стойкая к погодным воздействиям. В прочем, это отнюдь не означает, что нельзя рамку выполнить, как и в первом варианте, из более толстого кабеля.
От применения в этой антенне «полудюймового» кабеля, до применения еще более доступного и распространенного кабеля типа РК-50 или РК-75, остается всего один шаг. И этот шаг уже сделан !!!
Сделал его, Алексей Пацула /UX1IN/ из Донецка. Алексей прислал мне письмо, очень, правда, краткое, но ничего не поделаешь, он заядлый телеграфист. Вот текст письма: «Саша спб за разработку ант. Превосходит все проволочные ант. Малошумящая». Как впоследствии он сообщил мне, его антенна изготовлена из «толстого советского кабеля» и расположена она была на высоте около 4-х метров. Первая же проведенная телеграфом связь, мощностью около 30-ти Ватт, была с Южной Америкой на 40-ка метровом диапазоне.
Полагаю, рабочая полоса его антенны по уровню КСВ 2,0 была около 130 кГц. Таким образом, антенны, выполненные из подобного кабеля можно вполне применять для работы в эфире, скажем, только телеграфом и цифрой или только SSB. Впрочем, учитывая доступность материала и небольшую высоту установки, ничто не мешает изготовить раздельные антенны для разных видов работ. Размещать антенны можно совсем близко друг от друга. Антенны этого вида отличаются завидным «равнодушием», вернее полной индифферентностью по отношению к своему окружению. У автора этих строк описываемая антенна и антенна следующей версии (опытная) находятся на расстоянии менее трех метров, и ни как не влияют друг на друга.
По мере роста популярности этих антенн, все чаще мне задают вопрос об устройстве и монтаже петли связи. Видимо, нужно рассказать об этом подробнее. В этой антенне применена такая же петля связи, с теми же размерами, как и в первой версии антенны.
В первом приближении можно считать, что периметр петли связи должен равняться диаметру излучающей рамки. Вместе с тем, нужно сказать, что эта антенна допускает вольное отношение (в разумных пределах), к основным конструктивным размерам. Лишь бы конструкция позволяла настроить её в резонанс, и лучи были не слишком коротки.
На рисунке №10 приведена более подробная инструкция по изготовлению петли связи.
Есть определенные правила, по которым нужно произвести монтаж петли связи.
1. Нужно найти равноудаленную от конденсатора С-2 точку на излучающей рамке и как-либо её обозначить, это будет точка симметрии излучающей рамки. В этой точке происходит смена фаз напряжения, а ток имеет максимальную величину.
2. При монтаже точка симметрии петли связи должна совпасть с точкой симметрии излучающей рамки.
3. Верхушка мачты и точки симметрии рамки и петли связи совпадают, как показано на рисунке №11.
На одинаковом расстоянии влево и вправо от точек симметрии (ориентировочно 7-8 см), петля связи с помощью кабельных стяжек крепиться к излучающей рамке.
Симметрия в этом месте важна, она позволяет избежать появления токов на оплетке питающего кабеля и работать без заземления. Форма петли связи ясна из рисунка №13.
Собственно на этом можно закончить описание этой версии антенны. Остается добавить, что антенна получилась легче, меньше и короче почти на 3 метра, чем первая версия (1).
Но, при этом, многократные и достаточно длительные сравнения показали, что за исключением более узкой рабочей полосы она, ни сколько не уступает первой версии антенны.
В целом антенна получилась простой и весьма эффективной.
UA6AGW, Грачёв Александр
г. Краснодар
ЛИТЕРАТУРА:
1. Грачёв А.В. Антенны UA6AGW
Радиомир КВ и УКВ, №8, с.38-41
2. Грачёв А.В. Антенны UA6AGW
Радиомир КВ и УКВ, №9, с.39-41
3. В.Т. Поляков О ближнем поле приемной
Антенны. Схемотехника 2006 №3 №4.