Антенна-невидимка на крыше (145 МГц)
John Portune, W6NBC
Радиолюбительские антенны раздражают многих наших соседей, и ассоциации домовладельцев часто запрещают их использование. Но вентиляционные трубы, дымоходы каминов и каналы кондиционирования воздуха — которые видны так же, как и антенны — не кажутся надоедливыми. Если антенну радиолюбителя можно сделать похожей на обычного обитателя крыши, никто никогда ее не заметит.Здесь описана конструкция крошечной антенны высотой всего 12 дюймов (305 мм), которая выглядит как вентиляционная труба на крыше (см. рис. 1). Эта антенна имеет коэффициент усиления примерно на одну единицу S-метра ниже, чем J-антенна, но при этом она намного меньше.
Рис. 1. Моя самодельная J-антенна рядом с антенной на крыше с вентиляционной трубой.Материалы
Это маленькое чудо изготовлено из 12-дюймовой ПВХ-трубы диаметром 3 или 4 дюйма (75 или 100 мм) и прочной ленты из алюминиевой фольги шириной 2 дюйма (см. рис. 2). Вы можете добавить дополнительную длину к нижнему концу трубы для монтажа, чтобы соответствовать вашей крыше.
Рисунок 2—Эта антенна-невидимка на крыше изготовлена из трубы из ПВХ и прочной фольгированной ленты
шириной 2 дюйма с двумя отверстиями диаметром 9/64 дюйма (3.5 мм), просверленными рядом с краем расположенных
в шахматном порядке прорезей для крепления коаксиального кабеля с внутренней стороны трубы.
Обратите внимание на выделенные закорачивающие ленты.Для изготовления антенны применяется 0,17-миллиметровая лента из алюминиевой фольги Scotch® 3311. Также можно использовать более тонкую ленту или бытовую алюминиевую фольгу и клей, но их несколько сложнее наклеить. Лента из медной фольги является еще одной альтернативой.
Готовая вентиляционная антенна окрашивается в матовый черный цвет или покрывается самоклеющейся пленкой. Моя антенна просто сидит над существующей вентиляционной трубой.
Вам также понадобится малярная лента, коаксиальный кабель, предназначенный для перехода между основным коаксиальным кабелем, вашей радиостанцией и антенной — подойдет RG-58 или RG-8X (Mini-8) — кольцевые клеммы для винтов и фурнитура из латуни или нержавеющей стали.
Изготовление антенны
Начните с оборачивания малярной лентой вокруг трубы на расстоянии 12 дюймов (305 мм) от верха, чтобы отметить нижний конец антенны. Затем, используя ленту из фольги, прикрепите вертикальные сегменты длиной 87/8 дюйма (225 мм). Некоторые сегменты идут вниз от верхней части трубы, а некоторые идут вверх от малярной ленты (см. рисунок 3 для компоновки). Обратите внимание, что вертикальные сегменты (показаны серым цветом) чередуются — один вверх, один вниз — и их концы будут перекрываться горизонтальными кольцевыми сегментами, которые охватывают трубу и концы которых также перекрывают друг друга. Это обеспечивает хорошее радиочастотное соединение за счет емкостной связи, так что непроводящий клей на ленте не представляет проблемы. Пайка не требуется.
Рисунок 3 — Плоский вид конструкции антенны показывает сегменты ленты из фольги и их расположение для 4-дюймовой версии. Точка питания находится между двумя красными точками. Левый и правый края этой диаграммы перекрываются, когда они огибают трубу.На Рисунке 3 хорошо видна изогнутая прорезь, образующая антенну. Белая змеевидная область, где нет ленты из фольги, имеет общую длину в полволны. При такой ориентации щелевой антенны, даже когда она наматывается на трубу из ПВХ, большая часть излучения имеет вертикальную поляризацию. Это необходимо для 2-метровой антенны базовой станции FM. Я использовал напечатанную маркировку на трубе из ПВХ, чтобы выровнять первый отрезок вертикальной ленты. Обратите внимание, что правый вертикальный сегмент шире остальных и имеет длину 12 дюймов (305 мм). Правый край на рис. 3 образует левый край самой левой секции слота, таким образом заканчивая слот около верхней части антенны. Завершите аппликацию ленты из фольги, добавив горизонтальные сегменты шириной 2 дюйма (50 мм). Оба они охватывают полный диаметр с перекрытием концов, поэтому их следует обрезать на дюйм или более длиннее, чем диаметр трубы. Убедитесь, что все кусочки ленты гладкие и хорошо прилегают к трубе и друг к другу, особенно в местах нахлеста.
При желании ту же концепцию можно реализовать, используя ПВХ-трубу меньшего диаметра. На рис.4 показаны размеры версии диаметром 3 дюйма (75 мм). Эту трубу может быть легче найти в местном хозяйственном магазине. Полоса пропускания и коэффициент усиления при таком размере трубы немного меньше, но диаграмма направленности остается прежней. Единственная разница в конструкции заключается в том, что вертикальные сегменты ленты из фольги и прорези сужены до 7/8 дюйма (22 мм). Небольшой недостаток заключается в том, что крепление коаксиального кабеля к внутренней точке подачи питания затруднено при использовании трубы меньшего размера.
Рисунок 4 — Плоский вид размеров 3-дюймовой версии скрытой антенны на крыше.Точка питания и балун
Сделайте свою коаксиальную косичку. Разделите оплетку кабеля и центральный проводник и добавьте кольцевые клеммы для винтов. Также нанесите гидроизоляцию. Просверлите два отверстия диаметром 3,5 мм рядом с краями прорезей (как показано на рис. 2) для крепления косички с внутренней стороны трубы. Используйте фурнитуру из латуни или нержавеющей стали. Пропустите коаксиальный кабель через нижнюю часть трубы.
Если вы используете RG-58 или Mini-8, оставьте примерно 2 фута (60 см) дополнительной длины для четырехвиткового коаксиального балуна диаметром 1 дюйм (25 мм) внутри трубы (см. рис. 5). Если эта антенна будет использоваться над существующей вентиляционной трубой на крыше, сделайте балун диаметром 3 дюйма (75 мм) и создайте двухвитковый балун, чтобы надеть его на вентиляционную трубу. Также подойдут несколько ферритовых колец. Чтобы не допустить проникновения насекомых и дождя, вы можете накрыть антенну крышкой.
Рисунок 5 — Вид внутренней точки питания и коаксиального балуна.Настройка и согласование
Сначала измерьте начальную резонансную частоту и КСВ с помощью антенного анализатора. Изначально частота будет низкой, а КСВ высоким. Слоты длиннее, чем необходимо, для обеспечения возможности настройки и согласования. Чтобы отрегулировать частоту, замкните накоротко свободный конец пазов коротким куском ленты из фольги. Используя тот же процесс, закоротите конец питания, чтобы отрегулировать КСВ.
Обратите внимание на выделенные закорачивающие ленты на рис.2. Полностью закройте все неиспользуемые слоты закорачивающими лентами. Ленты будут различаться по длине и положению, как показано, в зависимости от вашей ситуации. Однако, действуя небольшими шагами, всегда можно добиться хорошей настройки и соответствия. Идите медленно; регулировки взаимодействуют. Если совпадение наилучшее, но не идеальное, и нет короткого замыкания на питающем конце, переместите точку питания еще на один дюйм и повторите попытку.
Рисунок 6 — КСВ и ширина полосы для смоделированной антенны EZNEC (красная кривая) и в готовом виде (синяя кривая).Как показано на Рисунке 6, полоса пропускания КСВ 2:1 составляет примерно 2,9 МГц, что достаточно для охвата FM-участка 2-метрового диапазона. Если сравнить эту фактическую полосу пропускания с полосой пропускания без потерь 0,8 МГц, предсказанной EZNEC, можно сделать вывод об оценке эффективности излучения. Антенные инженеры обычно признают, что эффективность излучения примерно обратна коэффициенту ширины полосы. В этом случае отношение фактической полосы пропускания к теоретической 3,8 к 1 указывает на эффективность излучения примерно 28% или -5,5 дБ. Эта несколько пониженная эффективность типична для электрически малых антенн. Усиление диаграммы направленности по направлению к горизонту также примерно на 1 дБ меньше, чем у полюса J или диполя, поскольку завернутая геометрия направляет часть энергии прямо вверх и вниз, оставляя меньше энергии для основного лепестка.
Полевые измерения подтверждают, что коэффициент усиления ниже примерно на 6–7 дБ по сравнению с вертикальным полуволновым диполем, и что азимутальная диаграмма почти всенаправленна. Потеря эффективности на 5,5 дБ может быть связана с резистивными потерями в тонкой ленте из фольги и/или диэлектрическими потерями в подложке из ПВХ. Рекомендуется попробовать лучший материал для каркаса (труб), возможно, полиэтилен высокой плотности (HDPE), и использовать более толстые проводники. О любом улучшении эффективности будет свидетельствовать более узкая полоса пропускания. Но не делайте его слишком узким, чтобы охватить все интересующие частоты ретранслятора. и использовать более толстые проводники.
Заключительные соображения
Чтобы завершить маскировку, покрасьте антенну краской на пластиковой основе, такой как аэрозольная краска Krylon® Fusion All-ln-One®. Кроме того, вы можете покрыть его матовым черным самоклеящимся винилом из местного магазина товаров для рукоделия или магазина вывесок. Как упоминалось ранее, вы можете отрезать нижнюю часть трубы для угла крыши или для монтажного зажима. Вы также можете добавить вентиляционный люк на крыше для дополнительной поддержки и гидроизоляции.
John Portune, W6NBC, впервые получил лицензию в 1965 году как WB6ZCT, и он до сих пор носит позывной M0GCK. Он стал лицензиатом экстра-класса в 1972 году с позывным W6NBC, и у него есть Генеральная лицензия оператора радиотелефонной связи (GROL). Джон получил степень бакалавра физики в Университете штата Орегон в 1960 году. Сейчас он на пенсии, но работал инструктором по телевещанию на KNBC в Лос-Анджелесе и Sony Broadcast в Сан-Франциско. Он опубликовал 30 статей в QST и получил семь наград Cover Plaque Awards. Джон провел более 100 бесплатных презентаций Zoom для радиоклубов и выступил на трех выставках QSO Today Virtual Ham Expo. Бесплатный список тем презентаций есть на его сайте www.w6nbc.com. Он активен на КВ, УКВ, УВЧ SSB, FM, цифровыми видами и любительскими спутниками, а также увлекается паровой железной дорогой, органом и суши. Он женат на Ребекке Хьюмс, KF60EB. С Джоном можно связаться по адресу jportune@aol.com
Обновления этой статьи см. на странице отзывов QST по адресу www.arrl.org/feedback.
QST, November 2022
Перевод с английского - RA3TOX, декабрь 2022
[ На главную ] [ Антенны ]
