ВЕРТИКАЛЬНАЯ АНТЕННА ДЛЯ НЧ ДИАПАЗОНОВ
Г.ЦЫМБАЛ (EU1AI), 220007, г.Минск, а/я 236.
Проблемы создания достаточно эффективной антенны на диапазоны 160, 80 и 40 метров для работы в условиях ограниченного пространства волнуют многих радиолюбителей, в том числе и меня. Ранее использовавшиеся LW, Dipole и Inverted Vee меня уже не удовлетворяли. На моей крыше еще как-то можно было разместить двухдиапазонный вариант IV на 3,5 и 7 МГц, но третью антенну, на 1,8 МГц, устанавливать некуда. В апреле 1995 г. я сделал антенну GP с емкостной нагрузкой на диапазон 7 МГц. После двух лет успешной эксплуатации я убедился в ее достаточной эффективности. Ее высота - 11,9 м, плюс четыре провода по 5 м, закрепленных на вершине антенны и растянутых капроновыми веревками под углом 90° друг к другу. Эффективная работа этой антенны наталкивала на мысль о переделке ее в трехдиапазонный вариант.
После длительного изучения различных публикаций о вертикальных антеннах [1...3] я остановился на конструкции [3], которая имела не очень большую высоту и давала возможность успешно работать не только с DX-ми, но и эффективно проводить ближние связи.
Конструкция. В моем варианте мачта имеет высоту 16,8 м и собрана из четырех труб диаметром 55 мм (от антенной мачты радиостанции Р-401), трех труб диаметром 40 мм и одной - диаметром 32 мм. Все трубы хорошо стыкуются друг с другом. Использованы четыре яруса капроновых растяжек. Мачта поднимается подъемником от Р-401. Подъемник вместе с мачтой установлен на изолятор (пластину из толстого стеклотекстолита). Изолятор с помощью стальных уголков укреплен на бетонной плите размерами 50х50х8 см (этими плитами выстилают пешеходные дорожки). Эта плита лежит на плоской крыше дома и по всему периметру залита смолой. Два провода емкостной нагрузки выполнены из стального тросика диаметром 2,5 мм и длиной 8,5 мм и являются частью растяжек верхнего яруса. Противовесы изготовлены из алюминиевого провода диаметром 2...2,5 мм (был взят семижильный провод от воздушных ЛЭП и расплетен). На диапазон 7 МГц используется 6 резонансных противовесов, на диапазоны 3,5 и 1,8 МГц - по 4 противовеса. Лучше всего, если все противовесы расположены под равными углами друг к другу, но ввиду того что ширина дома всего 10... 11 метров и он дугообразный, пришлось разместить противовесы просто положив их на крышу. В моем варианте питание антенны осуществляется кабелем 75 Ом.
Настройка. С настройкой диапазона 7 МГц у меня возникли трудности, видимо, сказалось близкое расположение антенны 2el QUAD на ВЧ диапазоны. При измерении ВЧ-мостом входное сопротивление на резонансе составляло 38...40 Ом, и соответственно КСВ был около 2. Поэтому пришлось изменить схему согласующего устройства (см.рисунок), добавив третье реле КЗ, которое через нормально замкнутые контакты закорачивает на корпус отвод катушки L1 в диапазоне 7 МГц. При включении любого из реле К1, К2, т.е. диапазонов 1,8 и 3,5 МГц, реле КЗ срабатывает, его контакты размыкаются, и оно никак не влияет на работу в диапазонах 1,8 и 3,5 МГц. Теперь антенну можно настроить идеально. Дело в том, что в [3] на диапазоне 7 МГц регулируется только резонансная частота, а входное сопротивлений Rвх - нет, поэтому достичь КСВ, в точности равного 1, нельзя, поскольку Rвх определяется не только высотой мачты и углом расположения емкостных нагрузок, но и окружающими предметами. В предлагаемом варианте согласующего устройства (СУ), перемещая средний отвод катушки L1, устанавливают резонансную частоту, а затем, перемещая верхний отвод, регулируют Rвх, т.е. добиваются КСВ= 1. Если КСВ на резонансе >1, это говорит только о том, что настройка произведена недостаточно тщательно. Устанавливая резонансную частоту 7,050 кГц перемещением среднего отвода, надо одновременно сдвигать и верхний - так, чтобы между ними всегда было 2...3 витка.
Диапазоны 1,8 и 3,5 МГц без проблем настроились в соответствии с методикой, описанной в [3], т.е. резонанс на 1,8 МГц достигался изменением общего числа витков катушки L1, а КСВ=1 - перемещением ее нижнего отвода.
В диапазоне 3,5 МГц подбором емкости С1 достигался минимальный КСВ на середине диапазона. Лучше при настройке впаять КПЕ с воздушным диэлектриком от вещательных приемников емкостью 12/495 пФ, настроить антенну, а затем, измерив емкость конденсатора, впаять конденсатор постоянной емкости.
После того как предварительная настройка закончена, согласующее устройство закрывают крышкой и при необходимости еще раз все подстраивают. В связи с изменением в схеме СУ, реле переключения диапазонов запитаны отдельной линией управления. В моем варианте реле управляются напряжением +15 В. Катушка L1 намотана медным проводом диаметром 2,5 мм на керамическом каркасе диаметром 55 мм с шагом 2...2,5 мм. Она содержит 33 витка, отводы от - 8, 22 и 25 витков, считая от заземленного конца. Точное числи витков и положение отводов определяется при настройке. Конденсаторы: С1 - типа КСО на напряжение 500 В, С2...С4 любые блокировочные. Диоды VD1 и VD2 можно применять любые выпрямительные, выдерживающие ток реле. Реле используются высокочастотные на керамике, расстояние между контактами - около 1,5 мм. Для переключения реле т1спользуется двухпроводная линия, которая на крыше зашунтирована конденсаторами С2 и С3, а другой ее конец при вводе на радиостанцию пропущен через ферритовое кольцо проницаемостью 2000НН (5...10 витков).
Результаты.
На диапазоне 1,8 МГц при резонансе КСВ=1, по краям диапазона КСВ=1,8 (1810...1930 кГц).
На диапазоне 3,5 МГц КСВ=1,1, по краям диапазона - 1,4 (3,5...3,8 МГц).
На диапазоне 7 МГц на резонансе КСВ=1, по краям диапазона - 1,2.
Я эксплуатирую данную антенну пока только два летних месяца и использую РА мощностью 250... 300 Вт. На 40-метровом диапазоне свободно "достаю" любого DX-a, которого слышу. С первой или второй попытки удается прорваться почти через любой pile up. Проведено множество связей со всеми континентами. Однако в отличие от обычной GP, данная антенна дает возможность уверенно работать и с ближними корреспондентами. Работая днем на 40-метровом диапазоне, я практически не получаю рапорт ниже чем 59+20дБ.
На 80-метровом диапазоне я сразу стал слышать, и меня услышали станции, которых я на Dipole и IV никогда не мог дозваться. На общий вызов приходят LU, ZP, СЕ, PY, UAO, VK, JA, Африка, Антарктида. Примером отличной работы антенны служит связь с Карлосом (TI4CF), которого я всегда подхожу поприветствовать, рапорт от него никогда не ниже 58. При наличии хотя бы слабого дальнего прохождения даже при моей не очень большой выходной мощности удается удерживать частоту общего вызова в DX-окне (3790...3800кГц) в течение достаточно длительного времени. Те, кто работал на CQ в этом участке, поймут, что это значит. Тем, кто еще только готовится попробовать свои силы в DX-окне 80-метрового диапазона, следует иметь в виду, что если на ваши вызовы в течение нескольких минут не отвечает ни одна DX-станция, да еще при этом ваши сигналы слышны в Европе не очень громко, то в лучшем случае вас вежливо попросят не занимать попусту узкое DX-OKHO, а в худшем - просто займут частоту, проигнорировав ваше присутствие на ней. При работе в вечернее время с ближними корреспондентами, рапорта 59+10дБ и более я получаю от станций, имеющих антенны с вертикальной поляризацией. Если корреспондент имеет горизонтальную антенну, рапорт обычно ниже - 58, 59.
На 160-метровом диапазоне за два летних месяца проведено немало связей на расстояния 2000...5000 км. На ближних связях (до 1000 км) антенна работает не так хорошо, как на 40 и 80 метров - от станций Прибалтики, Польши рапорт редко бывает больше 57. Однако на более длинных трассах - DL, G, F, UA9, UN - меня слышат гораздо лучше, и рапорт редко бывает ниже 59. Надеюсь, зимой результаты будут более впечатляющими, так как летом прохождение на НЧ заметно хуже.
Литература
1. Беньковский 3., Липиньский Э. Любительские антенны KB и УКВ. - М.: Радио и связь, 1983.
2. Зельдин И. KB антенны с вертикальной поляризацией. - Харьков, 1991.
3. Гончаренко И./ Радиолюбитель. KB и УКВ. - 1997. - N1. - С.30.
Радиолюбитель. KB и УКВ 11/97, с.26-27.