Антенна UA1DZ

Очень часто, радиолюбителю приходится повторять различные конструкции антенн, причем, в этом случае, нет возможности проверить работу антенны с помощью антенного моделировщика, поэтому, радиолюбителю приходится полностью полагаться на те данные, которые приводятся в описании этой антенны, а они, как показывает практика, не всегда являются корректными. Давайте обратимся к примеру.

В качестве примера, я рассмотрел вертикал UA1DZ, конструкция которой , приводилась неоднократно в различных изданиях. Я взял за основу конструкцию UA1DZ, приведенную в бюллетене Украинского контест-клуба, номер 4 за 1993 год.

Как то на досуге, я ввел геометрические размеры этой антенны в EZNEC-3 и через секунду программа выдала результат вычислений, который обескуражил меня. Оказалось, что эта антенна, имеет резонансы, совершенно не на ожидаемых частотах, а далеко от них. Я далек от того, чтобы обвинять автора этой антенны в неточности расчета. Это могло произойти, в результате ошибки не автора антенны, а того, кто готовил к публикации материал по этой антенне, но в любом случае, радиолюбителю от этого, не легче. Мне пришлось немного повозиться с этой антенной, но в результате я получил приемлемые характеристики антенны. На Рис.1, показана конструкция антенны, и ее геометрические размеры. Симметричная линия и два отрезка кабеля, представляют из себя согласующее устройство, позволяющее этой антенне работать на нескольких диапазонах. Антенна расчитана под вариант питания кабелем 75 Ом. Для другого значения волнового сопротивления, геометрические размеры согласующего устройства, будут существенно отличаться. Симметричная воздушная линия, имеет Z=450 Ом. Отрезок кабеля, 4.15 метра – разомкнут на конце.

Давайте обратимся к диаграмме направленности этой антенны, на различных диапазонах. На Рис.2, показана эта диаграмма. На диапазонах 7 и 14 Мгц, антенна имеет хорошую диаграмму, прижатый к горизонту лепесток. На 21 Мгц, диаграмма будет не очень хорошей, поскольку она раздваивается, и излучение концентрируется на высоких углах. Хотя высота антенны, близка к 5/8 лямбды, но все же больше на 40 см, этим объясняется концентрация излучения на высокиз углах.

На 28 Мгц, диаграмма также неудовлетворительная, т.к. угол излучения около 40 градусов, что чрезвычайно много для этого диапазона. Оптимальным углом, будет угол 5-7 градусов.

Конценрация излучения на высоких углах, связана с тем, что высота вертикала, для этих частот слишком велика, что вызывает смещение излучения на более высокие углы.

Усиление антенны(жирная точка на графике), для 7 Мгц, будет 3.67 dbi(слева, внизу, 3 строка). Максимальное усиление, будет на 21 Мгц, и оно будет 7.6 dbi, что больше почти на 1 балл по S- метру, по сравнению с диполем, правда, на угле 50 градусов. Для 28 Мгц, усиление будет 7.4 dbi, а на 14 Мгц – 4dbi.

На Рис.3, показана обзорная диаграмма импеданса антенны, в зависимости от частоты, которая просканирована от 6.9 Мгц и до 28.5. По вертикали, даны значения КСВ(SWR). Мы видим, что антенна хорошо резонирует на всех частотах, кроме диапазона 28 Мгц, где КСВ будет более 10. Антенна будет хорошо настраиваться на 3 диапазонах: 7 – 14 – 21. На Рис.4, 5, 6, и 7, даны диаграммы импеданса антенны(внизу, слева, 3 строка), для конкретных диапазонов.

А приведу разницу, между расчетным размером отрезков согласующего устройтва и опубликованным:

0.95м/0.7м

2.9м/2.55м

4.15м/ 4.20м.

Разница не очень большая, но в реальности, этого достаточно, чтобы антенна, в лучшем случае, работала очень плохо.

Остальные размеры, не отличаются от опубликованных ранее.

Влияние элементов согласующего устройства:

Уменьшение длины линии 450 Ом, вызывает смещение резонансов на 7 и 21 Мгц, вверх по частоте и наоборот(примерно 5 см-200 кгц на 21 Мгц, и 60 Кгц на 7 Мгц). Настраивается антенна, подбором длины линии 450 Ом, так, чтобы резонансы на 7 и 21 Мгц, были на своих местах. Поскольку изменение размеров согласующего устройства, для одного из диапазонов, вызывает изменение настройки антенны в целом, можно найти компромиссное решение.

Отношение короткого отрезка кабеля к более длинному, (2.9м к 4.15), оптимизировано под минимальный разброс КСВ по диапазонам.

Разомкнутый отрезок кабеля, 4.15 м, должен быть защищен от внешних воздействий, как и место соединения трех кабелей, в точке питания антенны. Радиалы, должны располагаться друг- против- друга, для полной компенсации излучения горизонтальной составляющей поляризации. Лучшая высота установки над крышей, или землей – 2 метра.

Отношение расстояния, между центрами проводников, к их диаметру, должно быть 23, для линии 450 Ом. Эту линию не следует сгибать, особенно под острыми углами, что приведет к расстройке всей антенны. Располагать ее лучше всего горизонтально.

Питающий кабель 75 Ом, может быть любой длины, но лучше, чтобы он был кратным полуволне, для диапазона 7 Мгц, равной 14.13 м. или целому числу таких отрезков.

Все кабеля – 75 Ом.

Это, пожалуй, все особенности антенны.

Этот пример, показывает необходимость предварительного моделирования конструкций антенн на моделировщике антенн. Без этого, могут быть большие затраты времени, средств, и в результате - разочарование, в ожидании хороших результатов работы антенны.

Всем успехов. 73!

Мастер Спорта СССР,
Александр Барский.
ex UA9XSD, UZ3XWB.

VA3TTT, Toronto, Canada, va3ttt@yahoo.com