Многодиапазонная антенна UA1DZ

Очень часто, хочется иметь антенну одну, хорошую и на все диапазоны. При этом антенна ещё должна быть простой и не занимать много места. Утопия ? Конечно! Но если ограничить диапазоны от 7 МГц и выше, то вырисовываются варианты. Одним из таких вариантов выступает антенна — штырь конструкции UA1DZ . Судя по размерам — никаких компромиссов. Четверть волны на сороковку, аж пол волны на двадцатку, пять восьмых на фифтын. Бери — повторяй- ставь нет проблем. Антенна UA1DZ имеет хорошую повторяемость если выполнить её правильно. На основе всех статей и опыта настройки удалось сделать полное описание конструкции. Делать или нет — решать только Вам, я лишь опишу свой взгляд.

Почему её не стоит делать :

• потому что вы поставите 10 метровую палку, а качественно закроете только 3-4 диапазона;
• придется потратить минимум один световой день на настройку придется возится с линиями согласования;
• после настройки всё равно останется чувство компромисса;
• нужны изолированные противовесы, заземлить не выйдет;
• изолятор в основании нужен с малой ёмкостью и приличным пробойным напряжением. Для согласующего с приемлемым КПД нужен хороший кабель 75 Ом.

Почему её стоит делать :

• потому что на 14 мегагерц это полуволновый вертикальный диполь;
• потому что на 21 это почти пять восьмых;
• потому что питается одним фидером;
• потому что не требует переключений и согласовалок с добротными катушками и КПЕ;
• потому что позволяет получить удовольствие в процессе настройки ( в перерывах между тем как хочется распилить всё на части).

Для успешного изготовления штыря UA1DZ понадобится :

• антенный анализатор для измерения параметров кабеля согласования и настройки антенны;
• коаксиальный кабель 75 ом хорошего качества (от 7 до 10 метров, в зависимости от коэффициента укорочения );
• материал для изготовления выскоомной линии 450ом . Длинна линии — до метра;
• провода для противовесов , из расчёта минимум четырёх- пяти штук длинной 9,4 метра;
• изолятор или продуманный конструктив основания с маленькой ёмкостью. Это важно;
• полотно самого штыря. общая длинна 9,3 метра;
• оттяжки, фидер, герметик для гидроизоляции кабелей и прочяя мелочёвка.

Принципиальных проблем с ней действительно нет, антенна рабочая , но есть грабли. Постараюсь их осветить своим набитым опытом.

Сперва , ещё раз о конструкции антенны :

Длинна высокоомной линии обычно 500-800мм . Согласующие отрезки — ориентировочно 2,66 и 4,26 метра но могут значительно отличатся в зависимости от применяемого кабеля . Лучше самому промерять и пересчитать , тем более что это не сложно .

Антенна конструкции UA1DZ представляет из себя :

• вертикальный штырь высотой около 9,3 метра;
• резонансные противовесы длинной около 9,4 метра;
• линию согласования состаящую из выскоомной линии и двух отрезков коаксиального кабеля;
• в варианте есть ещё костыль излучатель на 28 мегагерц. О нём почему-то многие забывают, не забывая вспомнить никакую работу на десятке.

Первые грабли заключаются в том, что в сети представлено несколько различных вариантов антенны. Указываются различные длинны, частоты, марки кабелей и т.д. Человеку, который не проникся темой приходится выбирать варианты по принципу верю-не верю ,руководствуясь интуицией. Неразберихи придаёт ещё и первоначальная ошибка в публикации .В итоге берутся размеры которые больше всего понравились по наитию, делается попытка всё это настроить без уверенности в результате и размерах . Итог немного предсказуем . Специально для этого описываю , из практики изготовления нескольких антенн , по факту :

1. Антенна работает на диапазонах : 7, 14, 21 мГц;
2. Антенна работает на 28 мГц ( с дополнительным излучателем) и кое-как греет луну ( без дополнительного излучателя );
3. Антенна абсолютно не работает на 1,8 3,5 10 и 24 мГц , последний, правда, можно ввести как open sleeve параллельно костылю на десятку;
4. Антенна позволяет неплохо работать с тюнером на 18 мГц.

Ещё одно заблуждение, которое гуляет из описания в описание — это то, что антенна рассчитана на сопротивление 75 Ом и на 50 это будет означать как минимум повышенный КСВ. Это не правда. Сопротивление фидера прекрасно настраивается и под выход 50 Ом. Как это сделать будет описано ниже.

 

Грабли вторые — ошибочное использование изолятора с большой ёмкостью . Тут логика очень простая. Самая изюминка данного штыря заключается в диапазоне 14 Мегагерц. Сам излучатель тут имеет малые углы и отличнейший КПД- потери в земле( противовесах ) практически отсутствуют. Загвоздка в том, что питается он с конца, где его сопротивление около 1,5 кило ома . Сопротивление ёмкости изолятора на этой частоте можно легко прикинуть, получится : 5 пФ = 1700 ом , 10 пФ = 980 ,Ом 20 пФ = 500 Ом . Делаем вывод — какой зря изолятор ставить нельзя — 10 пик уже зашунтирует антенну на опору. Кроме того важно понимать , что при ста ваттах на изоляторе будет напряжение под 400 вольт. Если есть желание вдуть туда киловатт , стоит понимать — напряжение будет за кило вольт.

Грабли третьи, самые распространённые — длинна, сопротивление согласующих линий и их качество. Сперва о качестве этих кабелей — оно должно быть максимально хорошим. Это не означает что добротный кабель нужен для мощегонства. Это означает, что на плохом кабеле антенна не будет работать вообще. Смысл в том, что КСВ в этой линии — огромно , малейшие потери и КПД стремится к нулю. КПД от мощности не зависит . При малой мощности Вас просто не услышат , а при большой кабель запросто пробьётся или отгорит.

Если говорить о качестве коаксиального кабеля — то тут два момента.

Первый момент — состояние и густота оплётки , не стоит боятся кабелей с оплёткой и фольги если он не будет сильно болтаться на ветру. Состояние оплётки гораздо важнее её густоты. Минимальное подозрение на окисление — кабель в топку ! В этом случае это уже не коаксиальный кабель — когда центральный провод окружён сплошным экраном. Это уже центральный провод и много дросселей по кругу , где каждый провод, каждый повив — уже сам по себе ! Оплётка должна быть без малейшего подозрения но окисел .

Второй момент имеет не меньшее значение — это качество диэлектрика , заполнителя . От этого зависит диэлектрические потери и пробивное напряжение. Самый нормальный из доступных диэлектрик у кабелей со вспененным заполнителем. Косвенным признаком качества заполнителя является коэффициент укорочения. Упрощённо можно сказать и так : чем меньше коэффициент укорочения, тем меньшие потери будут в кабеле. Если посмотреть в различные таблицы, мы увидим что этот показатель намного лучше у кабелей 75 Ом . Именно с этим связано применение кабелей 75 Ом в линии согласования. Однако, если у Вас есть в наличии кабель 50 Ом с малыми потерями ( и не обязательно сильным укорочением ) смело можете его ставить.

Из практики, достаточно найти оператора кабельного телевидения, который использует магистральный коаксиальный кабель. Толщина применяемого там кабеля — от 11 до 16 миллиметров. Оплётка — клеенная фольга + стальная оплетка. Центральная жила — обмеднённая, но отличнейшего качества. Потери в таком кабеле- ничтожно малы на наших частотах , а коэффициент укорочения может достигать 0,88 (!) у толстого кабеля . Монтажная бригада без проблем может поделится с вами обрезками такого кабеля . При обращении с таким кабелем особо обратите внимание на допустимый радиус изгиба — его нельзя резко изгибать, там очень вспененный заполнитель и довольно мощная центральная жила. Для соединения с оплёткой кабеля нужно применять либо стандартные накрутки F-типа соответствующего диаметра ( можно разжиться у тех же монтажников) либо бронзовые резьбовые переходы из сантехники, которые плотно накручиваются на плетение с фольгой. Ни в коем случае не стоит вплетать медные провода — в оплётку — будет гальванопара и контакт там пропадёт очень быстро. Отрезки проводов припаиваются к переходу ( F-ки или резьбы ) и только затем накручиваются на оплётку, если паять по месту — деформируется лёгкий заполнитель. Центральная жила паяется обычным образом. Как правило, такой кабель со встроенной несущей жилой.

Изготовление высокоомной линии проблем не вызывает никогда. Можно с успехом применять обычный гибкий провод в виниловой изоляции . Для сопротивления в 450 ом соотношение диаметров проводников и расстояния между их осями должно быть 23 . Если у Вас провод 2 миллиметра диаметром ( не сечением ! ) то расстояние между ними будет 46 мм. Главное в линии что бы она не перекручивалась без напряга механически держала согласовалки.

На фото пример того, как можно использовать латунные или бронзовые резьбы для надёжного соединения с оплёткой толстого кабеля в согласующее «под накрутку». Сверху будет электрическая изоляция и герметик.

Для изготовления согласующих отрезков:

— Измерьте по факту коэффициент укорочения вашего кабеля антенным анализатором или другим способом.
— Скачайте программу apak-el , с его помощью подберите длинну кабелей на свой вариант кабеля.
— На длинный отрезок сделайте запас около 10-15 см для настройки.

Теперь о том, что такое APAK и с чем его едят. Это программа для расчёта линий согласования. Взять её можно с сайта DL2KQ . Интерфейс очень простой. Вбиваем данные по трём позициям ( для каждого диапазона ) c активными и реактивными значениями. проставляем галочки которые отвечают за схему согласования. Для простоты можно скопировать то что показано на картинке .Приведённые значения на картинке — это сопротивление и реактивности голого штыря 9.3 метра с противовесами 9,4 на указанных частотах. Если есть желание поиграться со своим конструктивом GP, можно сделать это в MMANA и ввести активности реактивности частоты сюда. Всё прекрасно совпадает на практике.

Для выбора кабелей для разный линий нужно нажать на кнопку «линии» . Будет вот такое окошко :

Если в списке нет вашего кабеля, можно подогнать любой подобный под все ваши параметры ( коэффициент укорочения ) а затем выбрать его . Именно так вы будете уверены, что размеры отрезков будут именно под ваш кабель. У меня совпадало с точностью до сантиметра !

После этого находим общую оптимальную длинну, и точку оптимального согласования для всех введённых диапазонов (вкладка «график» — доступна после обсчёта КСВ на основной вкладке «Таблица»).

На фото — вариант развлечения для радиолюбителя . По оси Х — длинна коаксиальных отрезков .

Очень удобно поиграться длинной линий. Вы сразу поймёте, как настраивать эту антенну. В частности у меня по расчётам получились совершенно не авторские размеры . Расчёт полностью подтвердился практикой. Румянцев давал размеры под свой кабель, со своими параметрами. Из-за разности в кабелях и появились все споры о том что у кого-то работает у кого-то нет. Если вы потратите час на APAK , вы экономите минимум пол дня на крыше.

Настройка антенны самой антенны на крыше ведётся так:

• длинной высокоомной лесенки находится резонанс на 7 и 21 МГц . Этим мы как бы меняем длину самого вибратора;
• длинной противовесов подбираем, что бы резонанс и на 7 и на 21 был в нужном месте . Влияние противовесов различно на этих диапазонах;
• слепым, длинным отрезком подбираем минимум КСВ на 14 МГц .Само полотно мы уже настроили на 7, так что на второй гармонике оно работать будет как полуволновое, наша задача теперь настроить согласование — что бы из ужаса в полтора килоома с реактивностью сделать 50 ом активного;
• отрезок от лестнички до тройника по возможности нужно делать точно по расчёту. Это самый неудобный элемент для подстройки. Но если минимум никак не получается. Придется подстраивать и его .

Длинный слепой отрезок лучше всего свернуть в бухту . Колец на неё одевать не стоит. Кольца или любой другой конструктив запорного дросселя лучше одевать на сам фидер у тройника. Ни в коем случае не стоит путать длинный разомкнутый отрезок с ёмкостью. Это заблуждение. Легко убедится в этом — если попробовать заменить его двумя отрезками по половине , ничего работать не будет! Поэтому если отрезали лишнего, добавлять нужно с конца, а не как не параллельно .

Если после описания вам ещё не расхотелось её делать — вперёд на крышу, лучше если это будет мокрый снег и ветер. День настройки Вам обеспечен . Особенно благоприятно делать антенну в мороз, при этом монтажки не выпадают из рук. После этого она будет особенно радовать вас лёгкими QSO в пайл-апах даже c LP по LP.

UТ8IА