Антенны с переключаемой диаграммой на RZ3TZZ.

Весной 2004 г. я опубликовал на СКР несколько компьютерных моделей переключаемых антенн, а летом того же года изготовил одну из них на большой крыше RZ3TZZ. Это антенна, переключаемая на шесть направлений через 60 градусов на диапазон 20м. Сейчас антенна эксплуатируется уже больше года. Для коммутации используются реле РЭВ 16, в кол-ве 10шт., все в одной коробке из оргстекла. Переключаются реле по трем проводам, в качестве четвертого, общего провода используется оплетка кабеля основного фидера, управление из шэка осуществляется самодельным джойстиком на шесть положений. Антенна после монтажа абсолютно не настраивалась, вся настройка производилась на стадии компьютерного моделирования. О ее работе судите сами, нажимая кнопку “пуск” файла 6D2Delta20m10RelUA3TW. В файле есть комментарий, из которого можно понять, какие реле на какие азимуты включать, также можно понять, как скомпонована коробка с реле и реактивностями, так как координаты проводов в файле соответствуют координатам реальных элементов в коробке.

Какую мощность можно подавать – не знаю. В течение года работа велась с усилителем на 3хГУ-50 с заземленными сетками и никаких проблем с реле не было. Замеченные недостатки: узковата полоса по КСВ=2, всего 250кгц. Достоинства: легко пеленговать станцию, легче, чем на поворотной антенне.

Приведу пример. У антенны нет азимута 330 градусов, есть 300 и 0 град., поэтому американцы принимались либо на тот, либо на этот. Так вот, как правило, еще не услышав позывного, можно было, по весу сигнала в этих лепестках, определить, будет ли это W6 или VE.

По расширению полосы могу сказать следующее. В качестве прототипа антенны использовался двойной квадрат HB9CV (швейцарский квадрат). В нем расстояние между рамками обычно около 0.1 лямбда, как взято и у меня. Если это расстояние увеличить, полоса расширится, но придется удлинять траверсы. Можно раздвинуть только снизу, но увеличится длина двухпроводных линий. Поэтому их лучше перенести наверх, вместе с коробкой. Наверное это должно выглядеть примерно так, как в файле 6D2Delta20m top fed. Поэтому следующая антенна, на 40м, была сделана с учетом этой информации.

Летом 2005 года была сделана антенна с переключением на четыре направления, через 90 градусов на диапазон 40м. Почему не на шесть? Лето подходило к концу и хотелось сделать что-нибудь побыстрей, а на четыре направления намного проще, даже потому, что ферма, на которой это монтировалось, в сечении квадратная. а не шестиугольная.

Использовались такие же реле, шесть штук. Управление по двум проводам. В общем, смотрите файл 4D2Delta 40m top fed. Прежде, чем начать счет, обратите внимание на кол-во сегментов, оно довольно велико, на слабом компе может не просчитать. Дело в том, что в файле нарисованы все оттяжки мачты, чтобы видеть, как они влияют на параметры. Оттяжки не разбиты изоляторами. Чтобы их убрать, сначала в таблице проводов обнулите все радиусы, которые равны 3 и 15, тогда останется сама антенна. Антенна работает здорово, еще потому, что она на хорошей высоте: то, что нарисовано, это на крыше здания высотой 15м.

Некоторые соображения по моделированию-конструированию, без системы, по мере прихода в голову.

Рамки гальванически не заземлены, говорят, это не есть хорошо, хотя на 20м антенне я этого не заметил. Но на 40м заземлил, просто центры нижних сторон 4х метровыми проводами наглухо соединил с мачтой. Это помогло и форму антенны заодно лучше соблюсти. Все-таки на шесть направлений намного лучше, чем на четыре, это ощущается. Потеря на стыке лепестков, т.е. от оси в сторону на 45 град. около балла.

Моделирование прототипа очень легко, надо просто нарисовать две рамки периметром примерно по лямбда на расстоянии 0.1 лямбда, соединить их скрещенной линией, в середину воткнуть источник, в линию около источника воткнуть два конденсатора, в сторону предполагаемого излучения, т.е. по оси икс, и запустить оптимизацию на подавление заднего лепестка, по двум переменным - емкостям (спарить кооперацией, конечно), и частоте. Когда комп найдет оптимум, масштабировать на нужную частоту, а потом подправить емкости, прогнав оптимизацию только по ним. Не обращаем внимание на КСВ и прочую мелочь. Потом делаем согласование, как описано в комментарии к файлу 2D2D14MHz. Можно вместо конденсаторов для фазосдвига использовать катушки, как кому удобней, но тогда надо нагрузки включать в сторону тыла.

Чтобы оценить реальное усиление, надо брать реальный материал провода, а там, где используются индуктивности, проставлять их реальную добротность, я ставлю 100. Некоторые недоумевают, почему антенна работает, разве холостые рамки не влияют? Очень мало, это видно по величине токов в них, так как они разомкнуты, и существующее в антенне поле не возбуждает в них те моды, которые в них при этом возможны. Конечно, если их размыкать еще сверху, как это делается в прошлогодней статье, будет еще лучше, да уж больно неудобно.

В отличие от антенн без траверс, траверсы, даже номинальные, очень полезны - они принципиально меняют топологию антенны, позволяя рамки разных направлений сделать независимыми, что сильно упрощает коммутацию направлений, все реле можно разместить в одном ящике, в котором им можно создать идеальный микроклимат простыми средствами, как мы это делаем в ящике для картошки на балконе.

Хотя можно и без траверс. Для примера попробовал (в модели) антенну EX8A сделать на 4 направления (см. файл EX8A SD7-1-33 4Dir, Сергей, прости!)

Также прилагаю до кучи модель на четыре направления на 80м с очень короткими траверсами (4D2Delta80m top fed). Полоса по КСВ=2 40кгц. По диаграмме намного шире.

Так как переключения происходят в низкоимпедансных цепях, требования к реле по зазорам и емкостям небольшие. Я думаю для низкочастотных бэндов на десятки киловатт можно ставить даже магнитные пускатели соответствующей величины (шутка), а серьезно - автомобильные реле, например, включения соленоида стартера.

Возможны разные варианты обеспечения зазора между проводами рамок. Я пока выбрал небольшое разнесение по высоте.

Можно сделать многодиапазонную антенну, используя только провода самого низкочастотного диапазона, самый высокочастотный будет на октаву выше, внутри кол-во диапазонов неограниченно, нужно только подставлять правильный набор нагрузок, причем чем выше бэнд, тем больше усиление. На верхнем бэнде до семи с лишним dbd.

Загрузить архивный файл моделей (8kb).

Н.Смирнов, UA3TW,
E-mail ua3tw@rambler.ru