1- элементный квадрат

В одной из своих книг в конце 80-х годов ХХ века, W6SAI, Bill Orr предложил простую антенну - 1 элементный квадрат, который устанавливался вертикально на одной мачте. Прочитав с интересом его статью, я решил изготовить такую антенну, т.к. еще в далеких 70-х использовал 1 элементный квадрат растянутый между двумя мачтами стоящими на земле и запитанный 100 омным коаксиальным кабелем с центра нижней стороны антенны. Кабель шел к П-контуру UW3DI. Впечатлений было много, особенно по приему, да и на передачу антенна не подводила. Среди простых антенн она была на высоте, однако точно помню, что КСВ был порядка 2-3, да и полоса пропускания антенны оставляла желать лучшего.

Антенна по W6SAI была изготовлена в начале 90-х. Добавлен был лишь ВЧ Дроссель. Квадрат выполнен на диапазон 20 метров (рис.1) и установлен вертикально на одной мачте.

В продолжение последнего колена 10 метрового армейского телескопа вставлен сантиметров пятьдесят кусок стекстотекстолита  (по форме ничем не отличающегося от верхнего колена телескопа) с отверстием наверху, что и является верхним изолятором. Получился квадрат у которого угол вверху, угол внизу и два угла на растяжках по бокам.

С точки зрения эффективности это наиболее выгодный вариант расположения антенны, которая находится низко над землей. Точка запитки получилась около 2 метров от подстилающей поверхности. Узел подключения кабеля представляет из себя кусок толстого стеклотекстолита 100х100 мм, который прикреплен к мачте и служит изолятором.

Периметр квадрата равен 1 длине волны и расчитывается по формуле:

Lм=306,3\F мГц.

Для частоты 14,178 мГц (Lм=306,3\14,178) периметр будет равен 21,6м, т.е. сторона квадрата =5,4м. Запитка с нижнего угла кабелем 75 ом длиной 3,49 метра, т.е. 0,25 длины волны.

Этот отрезок кабеля является четвертьволновым трансформатором, трансформируя Rвх. антенны порядка 120 ом (в зависимости от окружающих антенну предметов) в сопротивление близкое к 50 ом (46,87 ом). Большая часть отрезка кабеля 75 ом расположена строго вертикально, вдоль мачты. Далее, через ВЧ разъем идет основная линия передачи кабель 50 ом длиной равной целому числу полуволн. В моем случае это отрезок 27,93м, который является полуволновым повторителем.

Такой способ запитки хорошо подходит для 50 омной техники, что сегодня в большинстве случаев соответствует Rвых. ШПУ трансиверов и номинальному выходному сопротивлению усилителей мощности (трансиверов) с П-контуром на выходе.

При расчете длины кабеля следует помнить о коэффициенте укорочения 0,66-0,68, в зависимости от типа пластиковой изоляции кабеля. Этим же 50 омным кабелем, рядом с упомянутым ВЧ разъемом мотается ВЧ дроссель. Его данные: 8-10 витков на оправке 150мм. Намотка виток к витку. (Для антенн на НЧ диапазоны - 10 витков на оправке 250мм) ВЧ дроссель устраняет кривизну диаграммы направленности антенны и является Запорным Дросселем для ВЧ токов движущихся по оплетке кабеля в направлении передатчика.

Полоса пропускания антенны порядка 350-400 кГц при КСВ близком к единице.За пределами полосы пропускания КСВ сильно растет. Поляризация антенны горизонтальная. Растяжки выполнены из провода диаметром 1,8 мм разбитого изоляторами не реже чем через каждые 1-2 метра.

Данный вариант антенны повторили EW1CA Вячеслав, EW1DM Сергей, EU1DC Александр, EW2RA Александр. Спасибо им за обмен информацией по этому вопросу. Мы довольны антенной и не собираемся с ней расставаться. Однако время идет вперед, появляются новые антенны и варианты их запитки.

Александр Барский, VE3XAX (Thank you, Sir) по моей просьбе промоделировал квадрат W6SAI на компьютерной программе. И вот его предложения:

Изменить точку запитки квадрата, запитав его сбоку. В результате получим вертикальну поляризацию, более предпочтительную для DX. Кабель использовать тот же, что и при горизонтальной поляризации, т.е. к рамке идет четвертьволновый отрезок кабеля 75 ом, (центральная жила кабеля подсоединяется к верхней половине квадрата, а оплетка к нижней), а затем кратно полуволне кабель 50 ом.

Резонансная частота рамки при смене точки запитки уйдет вверх примерно на 200 кГц (на 14,4 мГц), поэтому рамку придется несколько удлинить. Удлинительный провод, шлейф примерно 0,6-0,8 метра можно включить в нижний угол рамки (в бывшую точку запитки антенны). Для этого надо использовать отрезок двухпроводной линии порядка 30-40 см.

Волновое сопротивление здесь большой роли не играет. На шлейфе запаивается перемычка по минимуму КСВ. Угол излучения будет 18 градусов, а не 42, как при горизонтальной поляризации. Мачту очень желательно заземлить у основания.

Компьютерные файлы от VE3XAX прилагаются.

Спасибо всем за взаимодействие.

Игорь Подгорный EW1MM ew1mm@softhome.net
г.Минск