Простая согласованная полуволновая антенна с торцевым питанием для портативной работы

Phil Solas, AD5X - пожизненный член ARRL, имеет непрерывную лицензию с 1964 года. Его интерес к радиолюбительству привел его к получению степени BSEE и MSEE в Технологическом институте Вирджинии и Южном методистском университете. Полностью выйдя на пенсию, Фил любит возиться с радиолюбительскими проектами и проводить время со своими двумя внуками.

Я работаю с портативных устройств почти исключительно QRP CW, а предпочитаю 20-метровый диапазон, так как он обычно открыт в течение дня. И размер антенны приемлем. По мере увеличения активности солнечных пятен нового цикла 25 20 метров будут открыты дольше и обеспечат более надежную работу DX с низким энергопотреблением.

Дизайнерское решение

Диполь с центральным питанием (EFCF) — хорошее решение для однодиапазонной антенны. Линия передачи 50 Ом напрямую питает центр диполя, а внешняя сторона экрана линии передачи обеспечивает половину диполя. Эта антенна может быть установлена как полуволновой диполь с концевым питанием, как полуволновая вертикальная или наклонная вертикаль с торцевым питанием. Поскольку антенна EFCF использует внешнюю часть экрана линии передачи как половину диполя, вы должны установить высокоимпедансный дроссель на четверть длины волны от центральной точки питания (см. рис.1).


Рисунок 1 — Окончательные размеры дипольной антенны с торцевым и центральным питанием.

Строительство Tрапа

Я решил использовать параллельный контур с настроенной схемой вместо ферритового дросселя, поскольку я мог получить достаточно высокий импеданс дросселя при небольшом форм-факторе. Чертеж трапа показан на рис.2. Он состоит из девять витков RG58, намотанных в один слой на сердечнике из порошкового железа Т157-2, и резонаторный конденсатор емкостью 82 пф. Я рассчитал, что потребуется 110 пф, но межобмоточная емкость была достаточно высокой, так что потребовалось всего 82 пф.


Рисунок 2 — Схема трапа. Девять коаксиальных витков будут плотно прилегать как один слой.

Я начал с покупки 25-футового отрезка кабеля RG58 с разъемами BNC на каждом конце. Важно, чтобы кабель имел медную, а не алюминиевую оплетку. Отрежьте разъем на одном конце и намотайте девять витков коаксиального кабеля через тор, оставив 161/2 футов (5,03 м) коаксиального кабеля между тороидом и отрезанным концом коаксиального кабеля. Оставьте около 6 футов (1,8 м) кабеля для подключения к трансиверу. При необходимости кабель питания можно удлинить. Используйте стяжку, чтобы скрепить концы коаксиального кабеля, когда они выходят из тороида. Затем аккуратно снимите изоляцию с каждого конца RG58 сразу после его входа и выхода из тороида.

Залудите оплетку в этих двух точках, как показано на рисунке 3.


Рисунок 3 и 4. Конструкция трапа

Наконец, припаяйте слюдяной конденсатор 82 пф, 1 кВ к экранам двух концов кабеля, как показано на рис. 4.

Первоначально я оставил на месте неукороченные выводы конденсатора, чтобы можно было измерить затухание трапа с помощью VNA. На рис.5 показано измеренное затухание трапа. Обратите внимание, что это лучше, чем 31 дБ в нижней половине 20-метрового диапазона, что эквивалентно импедансу затухания более 3500 Ом.


Рисунок 5. Измеренное затухание трапа.

Имейте в виду, что трап эффективен только на внешней оболочке кабеля (экране). Линия передачи, состоящая из внутренней части экрана и центрального проводника, не затрагиваются.

Размеры и опоры

Окончательные размеры антенны показаны на рис. 1. Обратите внимание, что размеры соответствуют уравнению 468/f для длины диполя, так как на самом деле это всего лишь диполь. 1/4 коаксиального кабеля измеряется от точки припайки конденсатора к экранам. Нейлоновая прокладка, заполненная горячим клеем, укрепляет соединение центрального проводника коаксиального кабеля и конца провода, как показано на рис.6.


Рисунок 6 — Соединение провода и коаксиального кабеля.

Другая нейлоновая прокладка на конце провода прикрепляется к нейлоновому шнуру, а затем к большой гайке, так что конец антенны можно легко прикрепить к перекладине или забросить на дерево (см. рис.7).


Рисунок 7 — Концевой изолятор и опора.

Коэффициент стоячей волны

На рис.8 показано, как анализатор Rig Expert AA55 Zoom Analyzer измерил КСВ антенны, расположенной в виде наклонной полуволновой антенны, дальний конец которой прикреплен к перилам моего балкона на втором этаже. Конец кабеля был на столе для пикника, где у меня была моя 20-метровая QRP-радиостанция. На первом фото показана свернутая антенна, готовая к моей следующей прогулке.


Рисунок 8 — Измеренный КСВ антенны.

Управление мощностью

ВЧ-напряжение на открытом конце диполя может быть довольно высоким, в зависимости от уровня мощности. Циркуляционные токи в параллельном резонансном контуре индуктора и конденсатора (UC) также могут быть высокими. В зависимости от различных предположений (антенна 0, характеристическое сопротивление, размеры проводов и т. д.) вы можете вычислить различные ответы в отношении допустимой мощности. Я решил, что самый простой способ определить допустимую мощность ловушки — это просто измерить нагрев компонентов ловушки при различных уровнях мощности. Я настроил свой Icom IC-706MKIIG, питающий этот диполь с торцевым питанием. Температура наружного воздуха во время испытаний составляла 83 °F. Все измерения были выполнены после 30-секундного непрерывного нажатия клавиш с использованием инфракрасного термометра Kintrex IRT0421. Результаты представлены в таблице 1.

Основываясь на этих измерениях, мне было бы удобно использовать эту антенну на уровне мощности до 100 Вт в режимах с низким коэффициентом заполнения (CW и SSB). Однако для режимов с высокой нагрузкой вам может потребоваться поддерживать уровень мощности на уровне 50 Вт или меньше. Если вы хотите работать при мощности 100 Вт и высокой скважности, я бы рекомендовал заменить конденсатор двумя параллельно соединенными слюдяными конденсаторами 42 пФ/1 кВ. Используйте тороид T184-2 или T200-2 и RG58 с тефлоновой изоляцией для коаксиального кабеля.

Это эффективная и простая в развертывании 20-метровая антенна для портативной работы. Сделайте её и получайте удовольствие!

Обновления этой статьи см. на странице отзывов QST по адресу www.arri.org/feedback.

32 May 2022 QS7 www.arrt.org


Нажмите на картинку для увеличения

Перевод RA3TOX для сайта "Радиофанат"
Январь 2023.