С момента написания статьи об антеннах (1,2) конструкции UA6AGW прошло немало времени. Антенны активно эксплуатировались в эфире, антенна для 40-метрового диапазона была продемонстрирована на слете радиолюбителей «Майкоп 2011». Появились первые отклики от радиолюбителей, повторивших конструкцию. Отклики имеют тональность от сдержанно-положительных до удивленно-восторженных. Удивление и восторг вызывают способность антенны работать с очень небольших высот в самых неподходящих условиях.
Радиолюбитель UR4LNJ (Виктор) из г. Харькова одним из первых сообщил об опытах с антенной v.40, выполненной из металлопластиковой водопроводной трубы. На эту антенну, лежащую на полу (только рамка была прислонена к табуретке, и находилась вертикально) комнаты, на первом этаже. Мощностью 18 Ватт, неоднократно, в разное время, были проведены связи с Крымом и получены хорошие рапорты 59, 59+.
О ещё более впечатляющих результатах сообщил радиолюбитель UA6BLX (Николай) из г. Апшеронска. Он, на антенну v.40 (так же выполненную из металлопластиковой трубы) расположенную в комнате, мощностью 30 Ватт, провел связи с весьма удаленными станциями. Находящимися, на востоке в Японии, Индонезии, на западе в Бразилии, Боливии, США и не только с ними.
Все это время, автором этих строк велась активная работа по совершенствованию конструкции антенн. Была проведена масса самых разнообразных опытов. Результаты получены, тоже самые разные. Наметились несколько возможных направлений развития идей заложенных в эту конструкцию.
Проверка параметров конструкции анализатором антенн АА-330М показала у обеих антенн наличие реактивной составляющей имеющей индуктивный характер. Устранению этого недостатка и поиску оптимальной конструкции и была посвящена работа, о которой я хочу рассказать.
Антенна UA6AGW v. 40.01
Для компенсации реактивной составляющей имеющую индуктивный характер достаточно увеличить емкость настроечного конденсатора С-2. Но для сохранения частоты настройки всей антенны придется укорачивать лучи подключенные параллельно этому конденсатору.
Учитывая, что емкость проводника расположенного в пространстве составляет приблизительно 8 пФ. на погонный метр, укорочение составит весьма значительную величину, приблизительно до 4-х метров. В этом случае антенна, очень сильно потеряет в эффективности.
Одним из результатов, опытов проведенных в летний период, является подтверждение, предположения (1) об использовании в этой антенне эффекта открытого В.Т. Поляковым и описанного в (3).
Применительно к этой антенне, названый эффект проявляется следующим образом. Уменьшение длинны лучей, менее 1/8 длинны волны, вызывает сильное снижение эффективности антенны. В эфире это выглядит следующим образом, радиостанции, которые отвечали с первого раза и оценивали сигнал на 59+10-20 дБ, перестают замечать мой сигнал и дозваться, кого-либо становится сложно.
Компенсировать реактивность можно и простым уменьшением размеров рамки (уменьшением индуктивности). Но, по моему глубокому убеждению, эффективность рамочной части, а соответственно и её размеры должны находиться в определенной пропорции с лучевой частью. В противном случае следует ожидать снижения КПД антенны.
Поэтому было принято решение лишь слегка уменьшить диаметр рамочной части и немного увеличить ёмкость настроечного конденсатора, как следствие, при этом лучи тоже стали несколько короче.
Укорочение лучей вызвало повышение напряжения на конденсаторах и при мощности порядка 100 Ватт, настроечный С2 (двухсекционный КПЕ 12…495 пФ.) стало пробивать. Для исключения пробоев в будущем и для упрощения конструкции, я принял решение применить высоковольтные конденсаторы постоянной емкости типа К-15 У-1, предназначенные для работы в резонансных схемах с высокой реактивностью и высоким напряжением. А настройку антенны производить, изменением длинны лучей.
Конструкция
Электрическая схема и основные размеры антенны:
В данный момент длина мачты антенны равняется 7 метрам. Применены 3-х и 4-х метровые пластиковые радиально-диагонально армированные трубы, соединенные с помощью отрезка 48-ми мм. трубы. Излучающая рамка покрыта лаком «ХВ», но поскольку антенна подвергалась перевозке, а в дальнейшем предполагалась для установки на длительную эксплуатацию, то для защиты рамочной части антенны применена гофрированная диэлектрическая труба, применяемая в электротехнике. Она легко выдерживает механические и погодные воздействия и стоит очень недорого. Вариант монтажа:
Как ни странно, у некоторой части радиолюбителей вызывает затруднение изготовление петли связи. Поэтому, несмотря на то, что здесь применяется та же петля связи, что и в предыдущей версии антенны, видимо, нужно подробнее рассказать об изготовлении и монтаже петли связи. Изготавливается она из коаксиального кабеля с таким волновым сопротивлением, на который рассчитан выходной каскад применяемого передатчика.
Конструкцию петли связи и способ её изготовления:
Монтаж петли тоже требует выполнения некоторых правил.
ВАЖНО. Точка симметрии излучающей рамки (обозначена красной изолентой) и точка симметрии петли связи, (обозначена желтой изолентой) должны совпадать.
Верхушка мачты и точки симметрии рамки и петли совпадают и крепятся, как показано на следующем рисунке.
ВАЖНО. 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. Выполнение всех этих рекомендаций, гарантирует технические характеристики антенны, описанные в статье (1).
Форма петли связи:
Настройка антенны осуществляется регулировкой длины лучей.
Длинна лучей (от изолятора до изолятора, без учета заделки) на рисунке №1 указанна с некоторым запасом и обеспечит настройку антенны на частоту приблизительно 6900 кГц. Настройка легко выполняется подгибанием концов лучей, по минимуму КСВ на середине диапазона. Единственное требование при этом, укорачивать нужно симметрично с двух сторон.
Материалы в описываемой антенне применены такие же, как и в предыдущей версии.
Излучающая рамка может быть выполнена и из более тонкого кабеля с наружным диаметром оплетки (трубы) 15 мм. Антенна в этом случае становится более узкополосной. Но даже в этом случае ширина рабочей полосы по уровню КСВ-2,0 составляет лишь немногим меньше 200 кГц.
Антенна UA6AGW v. 80.01
В этой антенне, также имелась необходимость компенсировать реактивную составляющую. Исходя из того, что рамка 80-ти метровой антенны была изначально несколько коротковата, а связано это с тем, что кусок кабеля, примененный в ней, был немного короче необходимого, скомпенсировать реактивную составляющую удалось совсем небольшим укорочением рамки, некоторым увеличением ёмкости С-2 и укорочением лучей.
Антенна 80-ти метрового диапазона, по КСВ= 2,0 имеет вдвое меньшую полосу пропускания по сравнению с антенной на 40 метров. Притом, что и сам диапазон 80 метров несколько шире. Поэтому для того, что бы обеспечить работу антенны во всем частотном диапазоне, была разработана конструкция, позволяющая производить подстройку антенны в ходе эксплуатации. У меня антенны установлены непосредственно на земле, в пределах доступности, поэтому дистанционный привод я не изготавливал. В случае применения дистанционного привода эту операцию можно осуществлять прямо с места оператора.
Конструкция
Электрическая схема и основные размеры антенны:
В этой антенне так же как в предыдущей в роли С1, используются конденсаторы типа К-15 У-1. В общем виде монтаж остался прежним.
Как видно из электрической схемы диаметр излучающей рамки в два раза больше чем у антенны 40-ка метрового диапазона. Во столько же раз больше и емкость конденсаторов. Для настройки антенны на частоту 3670, требуемая ёмкость конденсатора С-2 составляет около 112 пф.
Как показано в (1) Конденсатор С-2 находится в той части антенны, где значительные токи уже не текут, а высокие напряжения еще не появились. Таким образом опасаться серьезного излучения проводов идущих на С-2 не стоит. Но, тем не менее, было принято решение, это снижение изготовить в виде симметричной линии, у которой потери и способность излучать сведены к минимуму. Самая доступная и недорогая симметричная линия, как известно – «провод телефонный ТРП» («телефонная лапша»). Конечно, можно применить и, что ни будь более прочное, например ПРППМ. Но и «лапша» с успехом работает в этом месте.
Емкость одного погонного метра ТРП составляет 13-14 пФ. Если принять, что высота мачты этой антенны равняется 11 метрам, то понятно, что коробка с конденсаторами будет находиться на высоте примерно 8 метров. Если коробку с подстроечным конденсатором разместить на высоте 1,5 метров, то длина ТРП (со всеми издержками) получается около 7 метров. Отсюда 7х13(14)= 91(98)пф.+20 пФ. (подстроечный конденсатор)= 111(118)пФ. Ёмкости подстроечного конденсатора 20-30 пФ. достаточно настройки антенны на любой участок диапазона с КСВ=1,0
Петля связи, осталась прежней и не претерпела ни каких изменений.
Общий вид антенны:
Все основные материалы в описываемой антенне применены такие же, как и в предыдущей версии (2) антенны 80-ти метрового диапазона.
Заключение.
В заключении, хотелось бы остановиться на некоторых моментах, общих для обеих антенн.
Первое. Суть используемого в этой антенне (видимо впервые в мире) эффекта, открытого В.Т. Поляковым и описанного в (3) заключается, в возникновении в окрестностях магнитной антенны, пучности электрической составляющей электромагнитной волны. Возникающей в результате сложения электрической составляющей падающей волны и электрической составляющей собственного поля антенны. Такие же явления происходят и с магнитной составляющей но только в окрестностях электрических антенн (диполи, штыри…).
Второе. Антенны подвергшиеся модернизации (V.40.01 и V.80,01) утратили, хоть и не ярко выраженную, но все же имеющую место быть направленность. Проведены многократные сравнения модернизированных антенн, расположенных под углом 90 градусов по отношению друг к другу. Во всех случаях, при любом направлении на корреспондента, ни по приему, ни по передаче, не было обнаружено сколь ни будь заметной разницы. Другими словами, в горизонтальной плоскости, модернизированные антенны имеют близкую к круговой диаграмму направленности.
Третье. Проведены многократные опыты по сравнению эффективности антенн установленных на высоте 5,5 м. и 7,5 м. (имеется ввиду — высота верхней точки рамки). Не смотря на то, что разница в высоте установки составила почти 1,5 раза, во всех случаях, при любом направлении на корреспондента, ни по приему, ни по передаче не было обнаружено сколь ни будь заметной разницы. Другими словами, подтверждается первоначальный вывод о том, что для эффективной работы антенны, достаточно высоты установки равной 1/8 длины волны.
Четвертое. В ходе модернизации антенны стали миниатюрнее.
Антенна v.40.01 стала почти на 2 метра короче, а антенна v.80.01 более чем на 7 метров.
Пятое и последнее. Проведены многократные опыты по сравнению эффективности антенн прежней и новой конструкции. Во всех случаях, сколько-нибудь заметной разницы не обнаружено.
В целом антенны получились простыми и весьма эффективными.
UA6AGW, Грачёв Александр
г. Краснодар
ЛИТЕРАТУРА:
1. Грачёв А.В. Антенна UA6AGW v.40.-
Радио 2011, №2, с.59-61.
2. Грачёв А.В. Антенна UA6AGW v.80.-
Радио 2011, №8, с.60-61.
3. В.Т. Поляков О ближнем поле приемной
Антенны. Схемотехника 2006 №3 №4.