Многодиапазонная кв антенна pd7maa

С тех пор как началось освоение коротких волн, у радиолюбителей неизменный интерес вызывают проволочные антенны, длина излучателя которых равна или кратна половине длины волны, а его возбуждение осуществляется с конца излучателя. В англоязычной литературе такие антенны так и называют — EFHW, что расшифровывается как "запитываемая с конца полуволновая" (end fed half wave) антенна. Пожалуй, наиболее известной из них является антенна Фукса, у которой возбуждение излучателя осуществляется посредством дополнительного параллельного колебательного контура, настроенного на рабочую частоту. Многих привлекает то, что по утверждению Фукса она не требует хорошей "земли" или "радиотехнической земли" (противовесов) в отличие от большинства простых антенн (многие проволочные антенны, GP и т. д.). Утверждение это ошибочное, хотя эта антенна действительно оказалась работоспособной без явных противовесов. Просто требования к ним у неё невысокие (не такие, как, например, у GP), и их роль часто выполняет то, что подключено к согласующему контуру (фидер, корпус передатчика).

Хотя EFHW антенна, по сути, многодиапазонная, но у неё сегодня есть и небольшой недостаток — она работает без проблем только на кратных ("старых") КВ-диапазонах. А сейчас уже есть и несколько тех, что в эту сетку не попадают. Второй недостаток — это то, что на разных диапазонах такие антенны с неизменной электрической длиной излучателя имеют различные диаграммы направленности на различных диапазонах. Но этот недостаток есть абсолютно у всех подобных антенн, начиная с WINDOM. Однако на это всегда "закрывают глаза", поскольку в реальных городских условиях установить и одну проволочную антенну не всегда возможно.

Выходное сопротивление современных трансиверов и передатчиков низкое (обычно 50 Ом), а это значит, что для возбуждения полуволновой антенны, у которой высокое входное сопротивление (до нескольких кило-ом), необходимо согласующее устройство. Это могут быть и параллельный колебательный контур, как в антенне Фукса, и различные LC-цепи. Недостаток таких согласующих устройств в многодиапазонной антенне — необходимость переключений и подстроек при переходе с диапазона на диапазон.

Широкополосные высокочастотные трансформаторы на магнитопроводах из феррита уже давно применяются в транзисторных усилителях, в частности, в широкополосных усилителях мощности. Поэтому не стоит удивляться, что возникла идея запитать с конца полуволновый излучатель через такой трансформатор. Выигрыш понятен — при смене диапазонов не потребуются переключений в согласующем устройстве.

Один из вариантов подобной антенны был предложен голландским коротковолновиком PD7MAA [1]. Он использовал её для работы в полевых условиях, но она подходит и как стационарная в городе. Ведь многие коротковолновики вынуждены ограничивать своё "антенное хозяйство" проволочной антенной, выходящей из окна квартиры на близлежащий столб или дерево.

Он реализовал два варианта антенны — одну на диапазоны 80, 40, 20, 15 и 10 метров, а другую — на диапазоны 40, 20 и 10 метров. Они отличаются только исполнением излучателя. Вариант антенны на 40, 20 и 10 метров и её согласующего устройства приведён на рис. 1. Для неё А=10,1 м, В=1,85 м.

Рис. 1. Вариант антенны на 40, 20 и 10 метров и её согласующего устройства

Её излучатель образован полуволновым (для диапазона 20 метров) отрезком провода, катушкой индуктивности L1 и подключённым после этой катушки сравнительно коротким отрезком провода. Индуктивность катушки L1 выбрана такой (34 мкГн), что вместе со вторым отрезком провода электрическая длина излучателя близка к половине длины волны на диапазоне 40 метров. На диапазонах 20 и 10 метров эта катушка индуктивности работает как дроссель, практически "отсекающий" дополнительный отрезок от основной части излучателя, и его длина становится равной половине длины волны на диапазоне 20 метров и одной длине волны на диапазоне 10 метров. В результате на всех трёх диапазонах к согласующему устройству подключаются "полуволновые" излучатели. Распределение токов по излучателю для этих диапазонов приведено на рис. 2.

Рис. 2. Распределение токов по излучателю для диапазонов 7МГц, 14 МГц и 28 МГц

Катушка индуктивности L1 намотана на пластиковом каркасе диаметром 19 мм и имеет 90 витков провода диаметром 1 мм.

Согласующее устройство получилось предельно простое — широкополосный ВЧ-трансформатор Т1 и корректирующий конденсатор С1. Оно размещается в небольшой пластмассовой коробке (рис. 3). Трансформатор выполнен на магнитопроводе FT 140-43 фирмы Amindon. Первичная его обмотка — 2 витка, вторичная — 16 витков. Обмотки намотаны проводом диаметром 1 мм.

Рис. 3. Согласующее устройство

Вторичная обмотка, как это видно на рис. 3, разделена на две разнесённые по кольцу части по 8 витков каждая. Особенность в конструкции этого трансформатора — это то, что провод первичной обмотки и провод первых двух витков вторичной обмотки (нижних по рис. 3) перевиты между собой. Это также хорошо видно на рис. 3. Конденсатор С1 служит для коррекции частотной характеристики согласую-щего устройства на диапазоне 28 МГц (10 метров). Его ёмкость может быть в пределах 100. 150 пФ. Он должен быть рассчитан на номинальное напряжение 1000 В.

На корпусе согласующего устройства установлены коаксиальный ВЧ-разъём XW1 для подключения кабеля, идущего от трансивера, и клемма Е1 для подключения излучателя антенны.

Это согласующее устройство рассчитано на мощность трансивера примерно 100 Вт.

Другой вариант антенны PD7MAA, предназначенный для работы на диапазонах 80, 40, 20, 15 и 10 метров, отличается лишь размерами излучателя и индуктивностью катушки L1. Для него размеры А=20,35 м и В=2,39 м, а катушка имеет индуктивность 110 мкГн.

Её также наматывают на каркасе диаметром 19 мм — 260 витков провода диаметром 1 мм.

На фидер у трансивера надо установить кабельный дроссель (надеть, например, ферритовую "защёлку"), а к согласующему устройству желательно подключить короткие противовесы. Их длина некритична — для антенны Фукса в литературе рекомендуется длина примерно 0,05λ.

Настройку излучателя у обоих вариантов антенны начинают с высокочастотных диапазонов. Катушка индуктивности L1 не является хорошим "режектором" (трапом, как в антенне типа W3DZZ), поэтому второй отрезок излучателя (В) может немного влиять на резонансную частоту излучателя. Соответственно может потребоваться некоторая коррекция её индуктивности. На самом низкочастотном диапазоне настройка сводится к подбору длины отрезка В, чтобы электрическая длина излучателя (его резонансная частота) на этом диапазоне (40 или 80 метров соответственно) была близка к "полволны".

Американская фирма PAR Electronics выпускает несколько антенн подобного типа, в том числе и антенну под названием EF-10/20/40 MKII на диапазоны 40, 20 и 10 метров [2]. Интересные данные её испытаний есть в Интернете [3, 4]. Эта антенна имеет согласующее устройство, рассчитанное на меньшую допустимую мощность (25 Вт), но в остальном очень близка к антенне PD7MAA. На рис. 4 приведена фотография набора для установки этой антенны.

Рис. 4. Набора для установки антенны

По данным фирмы, полоса её пропускания на диапазоне 20 метров по уровню КСВ=1,5 примерно 500 кГц. На диапазоне 40 метров она около 140 кГц по уровню КСВ=2, а на диапазоне 10 метров — около 900 кГц по уровню КСВ=1,5. Эти данные соответствуют фидеру с волновым сопротивлением 50 Ом. Иными словами, это очень приличные значения по полосе пропускания для простой многодиапазонной антенны.

В описании антенны приведены данные, которые могут быть полезны при настройке антенны PD7MAA. Изменение длины основной части излучателя и дополнительного его отрезка (А и В на рис. 1) на 1 дюйм (2,5 см) приводит к сдвигу полосы пропускания на 30. 35 кГц.

1. PD7MAA homepage. — URL: http:// pa-11019.blogspot.ie (17.07.15).

2. HF END-FEDZ. — URL: http://www. parelectro nics.com/end-fedz.php (17.07.15).

3. LNR Precision EF-10/20/40 MKII examination. — URL: http://www.hamradio. me/antennas/lnr-precislon-ef-102040mkii-examination.html (17.07.15).

4. LNR Precision EF 10/20/40 MKII test data. — URL: http://www.hamradio.me/ antennas/lnr-precision-ef-1 02040mkii-test-data.html (17.07.15).

Автор: Борис Степанов (RU3AX), г. Москва

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

В радиосвязи, антеннам отводится центральное место, для обеспечения лучшего ее, радиосвязи, действия антеннам следует уделять самое пристальное внимание. В сущности, именно антенна и осуществляет сам процесс радиопередачи. Действительно, передающая антенна, питаясь током высокой частоты от передатчика, производит преобразование этого тока в радиоволны и излучает их в нужном направлении. Приемная же антенна, осуществляет обратное преобразование – радиоволны в ток высокой частоты, а уже радиоприемник выполняет дальнейшие преобразования принятого сигнала.

У радиолюбителей, где всегда хочется побольше мощности, для связи с возможно более дальними интересными корреспондентами, бытует максима – лучший усилитель (КВ), это антенна.

К этому клубу по интересам, пока принадлежу несколько опосредовано. Радиолюбительского позывного нет, но интересно же! Работать на передачу нельзя, а вот послушать, составить представление, это, пожалуйста. Собственно, такое занятие называется радионаблюдение. При этом, вполне можно обменяться с радиолюбителем которого вы услышали в эфире, карточками-квитанциями, установленного образца, на сленге радиолюбителей QSL. Приветствуют подтверждения приема и многие радиовещательные КВ станции, иногда поощряя такую деятельность мелкими сувенирами с логотипами радиостанции – им важно знать условия приема их радиопередач в разных точках мира.

Радиоприемник наблюдателя может быть довольно простым, по крайней мере, на первых порах. Антенна же, сооружение не в пример более громоздкое и дорогостоящее и чем ниже частота, тем более громоздкое и дорогостоящее – все привязано к длине волны.

Громоздкость антенных конструкций, во многом вызвана и тем, что на малой высоте подвеса, антенны, особенно для низкочастотных диапазонов – 160, 80,40м, работают плохо. Так что громоздкость им обеспечивают как раз мачты с оттяжками, ну и длины в десятки, иногда сотни метров. Словом, не особенно миниатюрные штуки. Хорошо бы иметь для них отдельное поле рядом с домом. Ну, это как повезет.

Итак, несимметричный диполь.

Выше, чертеж-схема нескольких вариантов. Упомянутая там MMAНа – программа для моделирования антенн.

Условия на местности оказались таковы, что удобно умещался вариант из двух частей 55 и 29м. На нем и остановился.
Несколько слов о диаграмме направленности.

Антенна имеет 4 лепестка , «прижатых» к полотну. Чем выше частота — тем более они «прижимаются» к антенне. Но правда и усиление имеют больше . Так что на этом принципе

можно строить вполне направленные антенны, имеющие правда, в отличии от «правильных», не особенно высокое усиление. Так что размещать эту антенну нужно учитывая ее ДН.

Антенна на всех диапазонах указанных на схеме, имеет КСВ (коэффициент стоячей волны, параметр для антенны весьма важный) в пределах разумного для КВ.

Для согласования несимметричного диполя — он же Windom – нужен ШПТДЛ (широкополосный трансформатор на длинных линиях). За сим страшным названием скрывается относительно несложная конструкция.

Выглядит примерно так.

Итак, что было сделано.
Первым делом определился со стратегическими вопросами.

Убедился в наличии основных материалов, в основном конечно, подходящего провода для полотна антенны в должном количестве.
Определился с местом подвеса и «мачтами». Рекомендуемая высота подвеса – 10м. Мою деревянную мачту, стоящую на крыше дровника, по весне свернуло сходящим смерзшимся снегом — не дождалась, как не жаль, пришлось убирать. Решено было пока зацепить одну сторону за конёк крыши, высота при этом будет составлять около 7м. Маловато конечно, зато дешево и сердито. Вторую сторону удобно было подвесить на стоящей напротив дома липе. Высота там получалась 13…14м.

Паяльник, понятно, с принадлежностями. Мощностью, ватт, этак на сорок. Инструмент для радиомонтажа и мелкий слесарный. Что ни будь сверлильное. Очень пригодилась мощная электрическая дрель с длинным сверлом-буром по дереву – коаксиальный кабель снижения пропустить сквозь стену. Конечно удлинитель к ней. Пользовался термоклеем. Предстоят работы на высоте – стоит позаботиться о подходящих крепких лестницах. Очень помогает чувствовать себя увереннее, вдали от земли, страховочный пояс – как у монтеров на столбах. Карабкаться наверх, конечно не очень удобно, зато можно работать уже «там», двумя руками и без особых опасений.

Самое главное – материал для полотна. Применил «полевку» — полевой телефонный провод.
Коаксиальный кабель для снижения, сколько нужно.
Немного радиодеталей, конденсатор и резисторы по схеме. Две одинаковые ферритовые трубочки от ВЧ фильтров на кабелях. Коуши и крепеж для тонкого провода. Маленький блок (ролик) с ухом-креплением. Подходящую пластиковую коробочку для трансформатора. Керамические изоляторы для антенны. Капроновую веревку подходящей толщины.

Что было сделано.

Первым делом отмерил (семь раз) куски проводов для полотна. С некоторым запасом. Отрезал (один раз).

Взялся за изготовление трансформатора в коробочке.
Подобрал ферритовые трубки для магнитопровода. Он изготовлен из двух одинаковых ферритовых трубочек от фильтров на кабелях мониторов. Сейчас старые мониторы на ЭЛТ просто выбрасывают и найти «хвосты» от них не особенно сложно. Можно поспрашивать у знакомых, наверняка у кого ни будь да пылится на чердаках или в гараже. Удача, если есть знакомые системные администраторы. В конце концов, в наше время, когда везде стоят импульсные блоки питания и борьба за электромагнитную совместимость ведется нешуточная, фильтры на кабелях могут быть много где, более того, такие ферритовые изделия вульгарно продаются в магазинах электронных компонентов.

Подобранные одинаковые трубочки сложены на манер бинокля и скреплены несколькими слоями липкой ленты. Намотка выполнена из монтажного провода максимально возможного сечения, такого, чтобы вся обмотка поместилась в окнах магнитопровода. С первого раза не получилось и пришлось действовать методом проб и ошибок, благо, витков совсем немного. В моем случае, под рукой не нашлось подходящего сечения и пришлось мотать двумя проводами одновременно, следя в процессе, чтобы они не перехлёстывались.

Для получения вторичной обмотки — делаем два витка двумя сложенными вместе проводами, потом вытащить каждый конец вторичной обмотки назад (в обратную сторону трубки), получим три витка со средней точкой.

Из кусочка довольно толстого текстолита, сделан центральный изолятор. Существуют специальные керамические именно для антенн, лучше конечно применять их. Поскольку все слоистые пластики пористы и как следствие весьма гигроскопичны, чтобы параметры антенны не «плавали», следует хорошенько пропитать изолятор лаком. Применил масляный глифталевый, яхтный.

Концы проводов очищены от изоляции, несколько раз пропущены через отверстия и хорошенько пропаяны с хлористым цинком (флюс «Паяльная кислота»), чтобы пропаялись и стальные жилки. Места пайки очень тщательно промываются водой от остатков флюса. Видно, что концы проводов, предварительно продеты в отверстия коробочки, где будет сидеть трансформатор, иначе придется потом продевать в эти же дырочки все 55 и 29 метров.

Припаял к местам разделки соответствующие выводы трансформатора, укоротив эти выводы до минимума. Не забывать перед каждым действием, примерять к коробочке, чтобы потом все влезло.

Из кусочка текстолита от старой печатной платы, выпилил кружок на дно коробочки, в нем два ряда дырочек. Через эти дырочки, бандажом из толстых синтетических ниток крепится коаксиальный кабель снижения. Тот, который на фото, далеко не лучший в данном применении. Это телевизионный со вспененной изоляцией центральной жилы, сама жила «моно», для навинчивающихся телевизорных разъемов. Но была в наличии бухточка трофейного. Применил ее. Кружок и бандаж, хорошенько пропитан лаком и высушены. Конец кабеля предварительно разделан.

Припаяны остальные элементы, резистор набран из четырех. Все залито термоклеем, вероятно зря – тяжеловато получилось.

Готовый трансформатор в домике, с «выводами».

Между делом было изготовлено крепление к коньку – там на самом верху две доски. Длинные полосы из кровельной стали, петелька из нержавеющей 1.5мм. Концы колечек приварены. На полосах по ряду из шести отверстий для саморезов – распределить нагрузку.

Керамических антенных «орешков» не добыл, применил вульгарные ролики от старинной проводки, благо, в старых деревенских домах под снос еще встречаются. По три штуки на каждый край – чем лучше изолирована антенна от «земли», тем более слабые сигналы может принять.

Примененный полевой провод с вплетенными стальными жилками и хорошо выдерживает растягивание. Кроме того, предназначен для прокладывания под открытым небом, что к нашему случаю тоже вполне подходит. Радиолюбители довольно часто изготавливают из него полотна проволочных антенн и провод неплохо себя зарекомендовал. Накоплен некоторый опыт его специфичного применения, который в первую очередь говорит, что не стоит провод сильно изгибать – лопается на морозе изоляция, влага попадает на жилы и они начинают окисляться, в том месте, через некоторое время, провод и рвется.

По сему, завязывать узлы на нем не рекомендуют. Был применен стандартный крепеж для тонкого троса. Зажим и коуш, которые и позволили избежать сильных «перегибов на местах».

Железка для конька была закреплена на месте. Едва добрался.
По ходу натягивания, оценив усилие на разрыв, решил, не доводя до греха, снять нагрузку с центрального изолятора из текстолита. Чтобы все не переделывать, вышел из положения так.

К счастью, крепежи, памятуя о часто сворачивающихся резъбах, приобрел в двойном количестве. Пригодились.
Несколько изменились и точки подвеса антенны, для более удобного расположения кабеля снижения.

На верхушке дерева, короткой веревкой, за неподвижное «ухо» закреплен блок. Через него перекинут шнур от изоляторов на конце проволочного полотна антенны. Шнур спускается вниз. На него через карабин, подвешен, обвязанный проволокой бетонный блок, для натяжения. Подвижное «закрепление» нужно для компенсации сезонных температурных колебаний, сильного ветра, намерзания льда. Натяжение не до струнного звона, без фанатизма.

Коаксиальный кабель снижения с небольшим провисом подведен к мастерской, закреплен на стене снаружи и в нужном месте пропущен внутрь.

Антенна (рис.1 ) выполнена в виде длинного провода и предназначена для работы в диапазонах 80,40,20, 15 и 10 м без использования проти­вовесов. Для достижения резонан­са в диапазоне 80 м применяется удлиняющая катушка индуктивнос­тью 110—120 мкГн, которая намо­тана на ПВХ-трубе ?19 мм и содер­жит 260 витков провода ?1 мм. Более короткая версия антен­ны (рис.2) работает в диапазо­нах 40, 20 и 10 м. Удлиняющая катушка имеет индуктивность 34мкГни намотана на на ПВХ-трубе ?19 мм проводом ?1 мм (число витков — 90).

Питание обеих антенн осуще­ствляется через широкополос­ный трансформатор (рис.З) с коэффициентом трансформа ции по сопротивлению 1:49.Число витков первичной об­мотки — 7+7, диаметр прово­да — 1 мм. Два витка вторич­ной обмотки намотаны на кон­це первичной обмотки, вплот­ную к двум ее последним вит­кам. Трансформатор, намо­танный на ферритовом коль­це FT240-43. надежно работа­ет при выходной мощности пе­редатчика до 200 Вт РЕР.

Конденсатор емкостью 100—150 пФ на рабочее напряжение не ме­нее 1000 В, подключенный парал лельно вторичной обмотке, позволя­ет улучшить согласование с коакси­альным кабелем в диапазоне 10 м.

Следует иметь в виду, что для по­давления затекания ВЧ тока на ап­паратуру радиостанции, возле тран­сивера необходимо установить ВЧ дроссель, намотанный, например, коаксиальным кабелем на ферритовом кольце.

По материалам блога PD7MAA

Похожие новости

Инвертер Ви на 6 диапазонов

Модификация антенны DL1BU

Девятидиапазонная КВ антенна

Вертикальная антенна для четырех диапазонов от SP3PK

Вертикальная антенна Кристофа Кунзе (DK6ED)

Мы в соц. сетях

Ретрансляторы России

Дата обновления: 25.11.2019

Всего в базе: 170

С изменениями: 17

Р/Л события:

Сегодня 27 ноября

Интересная реклама

В Тренде

Карманный дрон для селфи с радиусом полета 30 метров и камерой на 12Мп

24 ноя 2019 11:48

Представлен смартфон-раскладушка Motorola RAZR (2019)

16 ноя 2019 10:07

Как я стал радиолюбителем

16 ноя 2019 10:02

Слышим ли мы радиоволны

16 ноя 2019 10:00

Э-ээх.. так и хочется спеть . Ностальгия

16 ноя 2019 09:57

А какой был старт.

16 ноя 2019 09:55

SSB появилось в 1933 году

16 ноя 2019 09:50

Тестирование лазерных охотников за дронами начали ВВС США

26 окт 2019 01:41

Разное

Карманный дрон для селфи с радиусом полета 30 метров и камерой на 12Мп

24 ноя 2019 11:48

Представлен смартфон-раскладушка Motorola RAZR (2019)

16 ноя 2019 10:07

Как я стал радиолюбителем

16 ноя 2019 10:02

Слышим ли мы радиоволны

16 ноя 2019 10:00

Онлайн

Комментарии

Не согласен с коллегой! С 2018 года радиолюбители получили на геостационарном спутнике в позиции 26Е Es’hail2 (QO100) два траспордера для радиобмена. Частота передачи 2.4 Ггц и частота приема 10.489 Ггц.

Передачу ведут напрвленной спиральной антенной, установленной в фокусе зеркала от спутниковой антенны диаметром от 0,6 до 3 м. Прием — обычным Ку конвертером + SDR свисток также со спутниковой антенны.

Обалдеть ! а меня только на жучки и хватило. Хотя нет, собирал передатчики на транзисторах. Как то меня пугали радиолампы напряжениями и накальными трансформаторами 🙂

Ну да, конечно — статья это конечно недоразумение, а сама антенна отлично работает!
Всё, что пишет EW1MM это недоразумение, потому что он пишет и делает лучше, чем
это делаете вы, поэтому и недоразумение))
Хорошо вы его глушили в эфире, когда он получал от немца во-время проведения QSO
информацию по этой антенне))
Ай да молодцы!

Ну да, конечно — статья это конечно недоразумение, а сама антенна отлично работает!
Всё, что пишет EW1MM это недоразумение, потому что он пишет и делает лучше, чем
это делаете вы, поэтому и недоразумение))
Хорошо вы его глушили в эфире, когда он получал от немца во-время проведения QSO
информацию по этой антенне))
Ай да молодцы!

Я всегда был в восторге от оптимизма маркетологов! Но давайте-ка посчитаем энергетику радиоканала WiFi 2,4 ГГц (почти стандартный S-диапазон для связи с космич.объектами) с типового абонентского терминала мощностью 20 дБм и пусть внешней антенной купольного типа (чтобы не искать раздающий спутник на небе) с усилением 5. 6 дБи. Вспоминаем про природную шумовую константу -174 дБ/Гц, из-за которой любой один 20-мегагерцовый канал WiFi с соотношением сигнал/шум всего 10 дБ не будет иметь чувствительность лучше -91 дБм. Вряд ли у спутника Starlink площадь антенны превзойдет 2х2 кв.м, что на частоте 2,4 ГГц даст усиление антенны ок.30 дБи. Итого баланс радиоканала: 20+5+91+30=146 дБ. Распространению в свободном пространстве это соответствует дистанции ровно 200км (по ф-ле из ITU R P.525-2). Для 335-ти км баланс мощности равен 151 дБ (недостаток 5 дБ), что может теоретически дать максимальный поток примерно втрое ниже максимума, т.е.54/3=18 Мбит/с. Очень неплохо! Но вот на дистанции в 1100км (баланс мощности 161дБ) "ручеек" трафика уже даже теоретически не превзойдет 54/32=1,7 Мбит/с 🙁