рис. 1
Вертикальные антенны давно привлекают коротковолновиков возможностью получить излучение под низким углом к горизонту при небольшой высоте- установки антенны, а также практически круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости. Кроме того, такие антенны, занимающие сравнительно немного места, оказываются удобными, если радиолюбитель не может найти достаточно удаленных и высоких точек подвеса антенны.
Вертикальные антенны, из которых наиболее распространена Ground Plane, предназначены, как правило, для работы в одном диапазоне, в особенности если для согласования антенны с фидером применяются настроенные элементы.
Предложенные ранее (например, SP3PK, UF6FB и др.) многодиапазонные антенны достаточно сложны в изготовлении и настройке.
Описываемая многодиапазонная вертикальная антенна проста в конструктивном отношении. В простейшем варианте она предназначена для работы на диапазонах 7,14 и 21 Мгц, а при небольшом усложнении - и на 28 Мгц. Высота антенны 10 м. На рис. 1 показаны распределение тока в антенне и форма диаграммы направленности в вертикальной плоскости в зависимости от диапазонов (то есть соотношения высоты антенны и длины волны).
Из рис. 1 видно, что в диапазонах 7 и 21 Мгц антенна питается током, а на 14 и 28 Мгц - напряжением, поэтому при непосредственном питании коаксиальным кабелем на диапазонах 14 и 28 Мгц КСВ будет недопустимо большим.
В данной антенне задача согласования с фидером на 14 и 28 Мгц решена путем применения несимметричного четвертьволнового трансформатора (см. рис. 2).
Для согласующего трансформатора можно применить отрезок 600-омной линии. В то же время при работе на 7 и 21 Мгц требуется непосредственное соединение кабеля с основанием антенны. Оказалось, что точки В и Г (рис. 2) можно совместить (согнув согласующий отрезок в круг или треугольник с плавными закруглениями). При этом работа трансформатора даже улучшается. Такое совмещение оказалось возможным потому, что трансформатор питается несимметрично (при несимметричной нагрузке), и нижний его провод служит в основном для создания постоянной погонной емкости по отношению к верхнему (на рисунке) проводу трансформатора.
Если точки А и Б замкнуть, трансформатор будет закорочен, и жила кабеля будет соединена с основанием антенны. В таком положении антенна работает на 7 и 21 Мгц. Небольшая емкость между проводами трансформатора оказывается подсоединенной параллельно антенне, питаемой током, и не оказывает влияния на ее работу.
Таким образом обеспечена работа антенны на трех диапазонах без применения катушек или конденсаторов. Эффективность антенны достаточно высока, так как длина ее равна или превышает четверть волны на всех рабочих диапазонах. На 14 Мгц благодаря сужению диаграмм в вертикальной плоскости антенна дает усиление 1,8 дб (полтора раза по мощности) по сравнению с четвертьволновой вертикальной антенной. На 21 Мгц для, определенных углов излучения усиление
достигает двух раз по мощности. Конструктивно антенна представляет собой составную дюралюминиевую трубу диаметром 4 см и длиной 10 м. Она установлена на фарфоровом изоляторе высотой. 12 см. При работе на 14 Мгц в основании антенны развивается большое ВЧ напряжение (сотни вольт), поэтому изолятор должен иметь малые потери и обеспечивать минимальную емкость основания антенны относительно земли.
Простое реле с двумя контактами, избавиться от которого в данной конструкции все же не удалось, расположено у основания антенны и заключено в герметическую коробку. Провода трансформатора имеют диаметр 1,6 мм, расстояние между ними 12 см. При использовании другого диаметра провода для сохранения прежнего волнового сопротивления (600 ом) необходимо изменить расстояние между проводами. Между проводами трансформатора через 30 см помещены изоляторы из оргстекла. Четвертьволновый трансформатор вогнут в неправильный треугольник с плавными изгибами в поддерживается в пространстве с помощью двух деревянных или бамбуковых распорок длиной 1,8-2 м.
На диапазонах 7, 14 и 21 Мгц КСВ, измеренный рефлектометром, был мерее 1,6 (рефлектометр градуировался по сопротивлениям с 10% допуском).
При некотором усложнении эту антенну можно превратить в четырех- или пятидиапазонную. Если применять четвертьволновый трансформатор вдвое меньшей длины (2,6 м) эту же антенну можно использовать и на 28 Мгц. Практически можно сделать такое переключение, когда между кабелем и сопротивлением антенны будет включаться либо весь трансформатор, либо его половица, либо он закорачивается полностью.
Для этою достаточно взять одно антенное реле от радиостанции РСБ-5 и расположить его якорем вниз. При обесточенном реле антенна будет работать на 14 Мгц.
Антенну можно настроить и на 3,5 Мгц, поместив между основанием и землей удлиняющую катушку с ползунком, позволяющим изменять индуктивность катушки. Кабель следует подключить к одному из витков катушки (ближе к холодному концу). Точку подключения можно подобрать по минимальному КСВ.
Описываемая антенна может быть отнесена к разряду Ground Plane, то есть антенн, работающих с искусственной землей. Для этого она должна быть поднята на достаточную высоту. Если же установить эту антенну непосредственно на земле, потребуется заземление, состоящее из большого числа радиальных проводов длиной более четверти волны, иначе к. п. д. антенны будет очень низким, высота установки антенны должна быть такой, чтобы расстояние между концами проводов - противовесов было меньше расстояния от концов проводов до земли (или крыши). Так, для данной антенны при 6 проводах высота основания должна быть 10 м, при 8-7 м, при 12-5 м, при 20-3 м. При этих условиях к. п. д. антенны будет близок к максимальному. Провода должны иметь длину 10,5 м и диаметр 2-3 мм. Лучше всего такую антенну установить на крыше из оцинкованного железа. В этом случае основание может стоять прямо на крыше. Оболочку кабеля следует надежно припаять к проводам, припаянным в свою очередь к нескольким листам железа. Хуже работает антенна на крыше из крашеного железа (из-за плохого контакта между листами).
Антенна эксплуатировалась на радиостанции автора в течение полутора лет. В диапазоне 7 Мгц получен RST 599 от всех континентов, кроме Океании (589 от VK3AZZ). Установлены связи с многими DX.
На диапазонах 14 и 21 Мгц RST 599 от представителей всех континентов получен много раз.
(Радио 7-68, с.19-20)