Сайт радиолюбителей Республики Коми.

: главная: странички:

МНОГОДИАПАЗОННАЯ ВЕРТИКАЛЬНАЯ АНТЕННА-2.

Диапазон 6 м.

Вибратор ПВ17 с включенной в основании катушкой L17 (п.3.1) и дополнительным радиалом Р6 (трубка 016 мм длиной 1,5...1,65 м) образуют эффективную антенну на 6 м.д. Величина КСВ в фидере зависит от конкретной длины согласующего КГ, возможные пределы - 1,15...1,3. Для устранения шунтирующего действия ЦВ, который также имеет низкое ZB в 6 м.д., в нижней части ЦВ устанавливается запирающий шлейф (ЗШ), длина которого близка к 0,25/\ этого диапазона.

2.6. Антенная опора-мачта, оттяжки антенны, кабель питания и прочие протяженные металлические предметы, подходящие вплотную к центру антенны, могут самым серьезным образом повлиять на ее параметры - частоту настройки, КСВ и, возможно, ДН.

Дело в том, что вблизи точек питания действует максимальное ВЧ-поле, создающее значительные токи в приближенных проводниках. Если в симметричной антенне Inv Vee влияния половинок антенны на опору и кабель питания противоположны и взаимно уничтожаются, то в несимметричной вертикальной антенне этого не происходит.

Проработка на макете показала, что ближайший к антенне участок мачты длиной = 0,05л является как бы элементом связи, через который часть энергии перекачивается в опору. Максимальные наведенные токи и влияние на параметры антенны будут наблюдаться в том случае, если длина мачты оказалась кратной 0,5/\. Если верхнюю часть мачты длиною в пределах 0,05...0,4Х сделать из изоляционного материала, или верхнюю металлическую часть соединить с остальной опорой через изоляционную вставку, длину остальной опоры можно делать любой, заземлять или изолировать без ощутимых последствий.

Применительно к питающему коаксиалу, защита может заключаться в установке на том же расстоянии 0.05А от входных точек антенны запирающего дросселя (ЗД) из нескольких витков кабеля на подходящем ферритовом сердечнике. Дроссель должен иметь на минимальной рабочей частоте 7 МГц сопротивление XL > j1000 Ом (т.е. L > 23 мкГн), что для токов на внешней стороне оплетки кабеля практически равносильно разрыву цепи. Поскольку защита от затекания токов ВЧ на оплетку кабеля в несимметричной антенне обязательна, один дроссель может с успехом выполнять обе эти функции.

Полезным поводом к "разбирательству" послужила почти детективная история, имевшая место в QTH UT1МА. Отлаженный многодиапазонный "вертикал" вдруг закапризничал, в основном на 20 м.д. - КСВ хаотичным образом "прыгал" с 1,15 до 1,5...1,8. В поисках неисправного контакта вся антенна от низа до верха была перебрана - безрезультатно.

Причиной, как оказалось, был случайный контакт между опорой и металлическим коньком крыши. Когда верхний участок мачты был отделен текстолитовой вставкой, попытки воспроизвести ситуацию стали бесполезными. После завершения комплекса защитных мер - переноса защитного коаксиального дросселя от входа антенны вниз по кабелю на 1,2 м, переноса первых изоляторов верхних оттяжек почти вплотную к мачте и не­большой подстройки - рабочая полоса на 20 м.д. по КСВ =1,5 расширилась с 320 до 430 кГц. Испытания на макете и антенне показали, что наиболее "чувствительным" оказался 20 м.д. (вероятно, в силу своей наибольшей асимметрии, т.е. максимального отношения длины вертикала к длине ПР). Поэтому можно считать, что критическая длина 0.05 = 1 м.

Применение ЗД на некотором расстоянии от точек питания может оказаться полезным в резко несимметричной антенне FD4 (п.1.2) и при питании с верхнего угла антенны "дельта".

2.7. Оценим величину потерь мощности в катушке Lв при ее работе в качестве запирающего трапа (10 и 20 м.д.) и как удлиняющей на 40 м.д. Данные: индуктивность LB = 1,3 x 10(-5) Гн, измеренная добротность Q в широком диапазоне частот не ниже 250.

На частоте 28 МГц XL = wL=2280 Ом, сопротивление потерь R = XL/Q = 9.1 Ом. Эквивалентный потенциал верхнего конца ЦВ в точке соединения с Lв при подводимой к антенне мощности 1000 Вт составит ориентировочно 1000 В. Так как потенциал верхнего конца Lв близок к нулю, приложенное к катушке напряжение составит UL = 1000 В; ток через катушку I2 = UL/XL = 0,44 А и тепловые потери P = I2R = 1,77 Вт.

В действительности, с учетом отраженного от стыка с КС обратного тока, суммарный ток через катушку и потери в ней будут еще меньше. Для сравнения оценим потери в обычном резонансном LC-трапе при прежних условиях. В таком трапе обычно С = 25 пФ, Хс = 1/wС = 227 Ом, также и XL = 227 Ом, R = XL/Q = 0,91 Ом, I = UL/XL = 4,4 А и потери P = I2R = 17,5 Вт.

С учетом потерь в конденсаторе, общие потери в трапе - около 20 Вт (мощность небольшого паяльника.)

Наиболее тяжелый режим для катушки будет на 40 м.д. Расчет показывает, что при мощности 1000 Вт и Ra = 70 Ом, ток на входе антенны Ia = 3,8 А, ток в пучности Iп = 4 А, ток в катушке (средний) Iк = 2,15 А и тепловые потери - около 10,5 Вт.

2.8. Семидиапазонная антенна {10...40 м.д.) является базовой и имеет индекс VMA-7x, где х = а, Ь, с - вариант исполнения радиала 40 м.д. согласно п.2.4. При необходимости можно добавить 6 м.д. (VMA-8), а так­же описанный далее вариант с антенной на 2 м.д. (VMA-9). Без ПВ получится изящная антенна на диапазоны 10, 20, 30 и 40 м (VMA-4).

2.9. На макете отработан вариант антенны, работоспособной также и на 80 м.д. В этом случае высота вертикальной части - 12,1 м, радиал Р4 удлиняется до 11,9 м, добавляются 2 катушки с индуктивностью 33 и 50 мкГн. Полоса частот в пределах 3,7...3,8 МГц перекрывается при КСВ < 2. По сравнению с VMA-7C, на 40 м.д. рабочая полоса частот уменьшается в 1,5 раза, остальные диапазоны - без изменений.

3. Конструкция.

3.1. Конструкция антенны VMA-7c приведена на рис.1. Пунктиром показаны дополнительные элементы (Р6 и ЗШ), необходимые для работы на 6 м.д. Диаметры трубок выбраны из соображений достаточной прочности при минимальной парусности, материал - Д16-Т.

ЦВ состоит из вертикальной части регулируемой длины Н = 6,8...7,2 м и емкостной нагрузки ЕН из трубки 06...8 мм длиной 0,98 м. Оптимальная конструкция ЦВ - из четырех секций с сопряженными диаметрами, например, нижняя секция диаметрами 32/28 (стенка 2 мм), затем - 28/25,

далее - 25/22 и 22/20. Проверенные на практике варианты - две трехметровые секции 030 /26 мм и регулируемая 020/18 мм и длиной 1,3 м, две соединительных муфты. Самый простой вариант - две трубы 030/26 и 30/27 мм общей длиной = 7 м, регулировка осуществляется изменением длины элемента ЕН.

Применение ЕН позволяет уменьшить общую высоту ЦВ на 0,45 м, кроме того, ЕН будет необходима при добавлении диапазона 2 м. Если это не планируется, можно отказаться от применения ЕН, соответственно увеличив длину ЦВ.

КС - телескопическая конструкция, возможные диаметры - от 16 мм внизу до 6 мм наверху. Если КС выполнена из трубок сопряженных диаметров (16, 14, 12 мм и т.д.) - ее длина 2,2 ...2,3 м, а если есть большая разница в диаметрах соседних трубок, например 14 мм и 6 мм - общая дли­на КС будет примерно на 0,2 м больше.

ЦВ и КС конструктивно объединены с помощью изоляционной вставки ИВ 022 и длиной 60 мм, параллельно которой располагается катушка LB, электрически соединяющая ЦВ и КС. Данные катушки: провод МГТФ сечением 0,75 мм , 35 витков на стеклотекстолитовой трубке 026 мм, гидроизоляция изолентой типа NOVA ROLL или термоусадочной трубкой. В качестве каркаса для LB можно использовать отрезок нижней секции складной удочки, Нижняя часть ЦВ и противовес ПР крепятся к плоскому опорному изолятору ИО размерами 220 х 80 и толщиной от 14 мм (стеклотекстолит) и от 20 мм (текстолит). ПР - труба 030 мм и длиной 5,2 м (UR4MIG применяет телескопическую конструкцию из стальных труб диаметрами 27, 21, 16 мм длиной 5,4 м), возможно использование проволочной конструкции (п.2.4). Крепление ПР производится с помощью отрезка уголкового профиля УГ размерами 50x30x80 мм. В центре ПР по диаметру сверлится сквозное отверстие и нарезается резьба М5. Шпилька длиной 75 мм, вкрученная в трубу, крепит ПР к УГ и одновременно является контактом токосъема ПР. К нижней полке УГ с помощью текстолитовой пластины размерами 90x30x4 мм крепится разъем XS1 "Вход антенны" типа СР50-131. Проволочные вибраторы ПВ - из провода ПЭВ 01,8...2,0 мм, каждый состоит из вертикальной части и соединительного участка СУ. На конце СУ напаян наконечник, с помощью которого он соединяется со сборной платой СП. Общая длина проволочной части ПВ17 - 3750 мм,ПВ15 - 3300 мм, ПВ12 - 2850, в том числе СУ17 и СУ15- по 400 мм, СУ12— 310 мм (полная длина вибраторов 12, 15. 17 м.д. включает так­же нижний участок ЦВ до СП длиной 210 мм). Для фиксации ПВ используются текстолитовые распорные планки РП длиной по 0,56 м и сечением 20x9 мм верхняя и 20x12 мм нижняя. Возможно использование металлических РП, например, из дюралевого П-образного швеллера, в этом случае крепление ПВ к нижней РП производится через изолирующие планки, а сверху ПВ применяется связка из трех изоляторов (при металлических РП резонансные частоты 10 и 20 м.д. снижаются примерно на 1%). Плечи РП несимметричны и обеспечивают расстояния между ПВ15 и осью ЦВ - 240 мм, соответственно для ПВ17 и ПВ12 - 300 и 180 мм. Принятый способ расположения ПВ позволяет при сохранении достаточной широкополосности использовать РП простой формы, и свести их число к минимуму. Фрагмент нижней РП приведен на рис.1. В качестве РП можно использовать пластмассовые лыжные палки, сложенные по 2 штуки.

Для поддержания ПВ в натянутом состоянии, что, помимо "опрятного внешнего вида", придает антенне жесткость, используются винтовые стяжки ВС с резьбой М4, изготовленные из электродов для сварки "нержавейки". ВС проходят через отверстия в теле РП и после натяжения фиксируются гайками с обеих сторон.

Отдельно следует остановиться на катушках L12, L15, L17, включенных в точках соединения ПВ и ЦВ (ранее в тексте они не упоминались, т.к. их применение не принципиально). Они - открытой конструкции, из провода ПЭВ 2,4 мм, содержат соответствен­но 2, 3 и 4 витка с внутренним 025 мм, крепятся с помощью напаянных наконечников к плате СП. Применение катушек в легко доступном месте существенно упрощает и ускоряет процесс настройки антенн 12...17 м.д. Сжимая и разжимая их витки (предварительно ослабив крепление), можно сдвигать частоты настройки в пре­делах 200...400 кГц. Если этого недостаточно, несложно изготовить и установить новую катушку с большим (меньшим) числом витков. Аналогичная катушка L10 из 3 витков устанавливается на входе противовеса.

Из практики я знаю, что применение катушек, как правило, негативно воспринимается теми, кто впервые знакомится с антенной, и горячо поддерживается построившими ее. Справка: открытые катушки по 10...17 витков применяются в популярной антенне HF6V-X (HF9V-X) фирмы BUTTERNUT. Двухгодичный опыт эксплуатации показывает, что использование небольших открытых жестких катушек не приводит к дополнительной нестабильности. Только тяжелый гололед вызывает существенное изменение параметров антенны, а такие явления как проливной дождь, иней, снег снижают резонансные частоты в пределах 1% и ухудшают КСВ на одну...три десятых.

Есть и другие преимущества, связанные с применением катушек. Уменьшение длины ПВ на 5...8% привело к улучшению согласования по питанию, а применение L17 делает принципиально возможным использование ПВ17 также в качестве антенны 6 м.д. в режиме, близком к 5/8Х.

3.2. Верхняя часть питающего фидера используется для создания защитного дросселя ЗД путем навивки на ферритовый сердечник (п.2.6), а т.к. на этом месте оказался согласующий КТ, его часть используется в этом дросселе, хотя на работу КТ феррит влияния не оказывает.

Исходная электрическая длина КТ составляет 0.25А. для 20 м.д., то есть 5,3 м, что соответствует физической длине L = 5,3x0,66 = 3,5 м. Экспериментально установлено, что несколько лучшее согласование во всей полосе 7...29 МГц получается при L = 3,15м. Если разместить дроссель на расстоянии 1,15 м от входа антенны, то на его обмотку останется 3,15 - 1,15 = 2 м, что вполне достаточно, чтобы получить дроссель с XL > 1000 Ом на низшей рабочей частоте и обеспечить хорошую защиту.

Может получиться, что именно тип кабеля КТ будет определять допустимую мощность, подводимую к антенне. Действительно, при намотке с предельно допустимым радиусом изгиба 40...50 мм, внутренний проводник сохраняет значительные механические напряжения, и при предельной мощности может проплавить полиэтиленовую изоляцию и замкнуть на оплетку. Гибкие кабели РК75-4-12 (15, 16) можно использовать при Р < 500 Вт. Кабели с фторопластовой изоляцией РК75- 3- 21(22) и РК75 - 4 - 21 способны выдержать соответственно в 2 и 3 раза большую мощность.

Опробованы варианты дросселя:

а) с РК75-3-21 на кольце ЗООВН К65х40х9, длина обмотки - 2м, число витков - 11, индуктивность - L = 55 мкГн;

б) с РК75-4-21 на кольце 600НН К100х60х15, длина обмотки - 2м, число витков - 9, L = 80 мкГн.

В обоих случаях намотка велась таким образом, что кабель "обходил"

сердечник под большим углом, и на кольце с одного захода располагалось всего 2 витка, число заходов - 4...5. Такой способ позволил выдержать допустимый радиус изгиба и малый зазор между кабелем и магнитопроводом. ЗД размещался в пластмассовой коробке, снабженной двумя коаксиальными разъемами. Верхний отрезок КТ выполнялся из РК75-9 длиной 1,25 м. Разница в длине, по сравнению с приведенным выше значением 1,15м, связана с использованием в ЗД "фторопластового" кабеля. Хорошо показал себя и вариант ЗД без феррита в виде однослойной катушки из коаксиального кабеля на каркасе 0150 мм. Катушка содержала 14 витков, из них первые четыре - кабелем РК75 (нижняя часть КТ длиной = 2м из общей длины 3,15 м) и 10 витков - кабелем РК50 (L = 40 мкГн). Возможно другое исполнение катушки ЗД - в виде бухточки из того же количества кабеля. Недостатком этой конструкции будет некоторое ухудшение защитных свойств ЗД на 10 и 15м.д. за счет возрастания межвитковых емкостей. Для ослабления этого влияния первые и последние витки катушки следует максимально разнести.

Все четыре варианта ЗД были опробованы на одной антенне путем измерения КСВ по диапазонам, результаты идентичные. В пятом случае - при отсутствии ЗД (фидер 50 Ом соединялся со входом антенны прямым отрезком РК75 длиной 3,15м) - отмечено резкое возрастание КСВ до 1,8...2 с изменением частоты настройки на 20 и 30 м.д., меньшие изменения - на 40 м.д. и незначительные - на верхних диапазонах.

В конкретных местных условиях оптимальная длина КТ может несколько отличаться от значения 3,15 м.

3.3. С помощью нижнего узла производится крепление антенны к мачте с наружным диаметром в пределах 40...53 мм. НУ состоит из муфты М1 (отрезок трубы 060/54 длиной 90 мм с наваренными гайками М8) к которой приварен отрезок трубы ОТ (027/21. длина 140 мм). Соединение ИО с НУ производится посредством двух уголков сечением 40x25x4 длиной 100 мм, соединенных с ОТ с помощью двух проходящих насквозь болтов Мб. Если нижний болт удалить, шарнирное соединение за счет верхнего болта позволяет всю антенну в сборе (h>9 м) переводить из вертикального положения в горизонтальное и наоборот. Для удобства и безопасности в проведении такой операции используется дополнительный рычаг РГ (труба диаметром 27 мм и длиной 0,7...1 м), который на время этой операции вставляется и фиксируется в муфте М2, приваренной к нижней полке УГ. Максимальное усилие на конце рычага при этом не превышает 15 кГ. При использовании мачты высотой более 8 м целесообразно отделить верхнюю часть опоры изоляционной вставкой (п,2.6), например, увеличив длину ОТ до 1 м и соединив его с мачтой через текстолитовую муфту.

Применение оттяжек не обязательно, но желательно. На практике проверены капроновые плетеные шнуры 02,5 мм и рыболовные лески 01,5 мм.

4. Настройка.

4.1. Опыт настройки нескольких экземпляров VMA-7 относится к антеннам, установленным на крыше на высоте 4...7 м, в том числе на высоте 2...3 м над лифтовой будкой. Во всех случаях была возможность подняться по опоре к нижнему узлу антенны для перевода ее из наклонно-горизонтального положения в вертикальное и наоборот и для регулировки катушек L10...L17. Для настройки необходимы КСВ-метр (50 Ом) и 3...5-метровая рулетка.

Настройка 20 м.д. осуществляется изменением длины ЦВ за счет верх­ней регулируемой секции, настройка 40 м.д, - изменением длины КС, остальные диапазоны регулируются снизу катушками L10...L17, диапазон 10м - длиной проволочного радиала Р4, расположенного наклонно. Настройка сводится к совмещению частоты минимального КСВ fкм со средней частотой диапазона, при этом приемлемое значение КСВ < 1,5 обеспечивается конструкцией антенны. При горизонтальном положении антенны производят установку всех размеров согласно п.3.1, катушки L10...L17 - в сжатом состоянии. За­тем нижнюю часть антенны приподнимают и закрепляют на мачте, с помощью рычага РГ переводят антенну в вертикальное положение, фиксируют, подключают радиал Р4 и кабель питания (КТ). Противовес ПР может быть установлен как до, так и после подъема антенны. Затем про­изводят измерения и фиксируют fкм и величину КСВ на этой частоте на всех семи диапазонах. С помощью катушек L12, L15, L17 производят предварительную настройку этих ПВ на средние частоты диапазонов, причем перестройка одного ПВ незначительно влияет на настройку остальных. Настройка ПВ практически не зависит от длин ЦВ и Р4, но несколько зависит от L10, поэтому их окончательную настройку производят после уточнения величины L10.

Полученные данные анализируют, и при необходимости подстройки 20 и 40 м.д. переводят антенну в горизонтально-наклонное положение, предварительно отключив Р4 и кабель питания. ПР не снимается. При коррекции размеров можно исходить из того, что изменение на 10 см производит сдвиг fкм (ориентировочно) на ЦВ - 100 кГц на 20 м.д. и 20 кГц на 40 м.д., на КС - 70 кГц на 40 м.д., на Р4 - 75 кГц на 30 м.д. и 12 кГц на 40 м.д.

После коррекции антенну переводят в вертикальное положение и производят новое измерение fкм и КСВ, затем с помощью катушки L10 настраивают fкм - 28,6 МГц, коррекцией длины Р4 - 10,12 МГц, уточняется настройка ПВ (при настройке ПВ12 следует иметь в виду, что ЦВ имеет паразитный "резонанчик" в районе частоты 26 МГц).

Обычно на этом этапе антенна уже работоспособна на всех диапазонах.

Вся операция по подъему и настройке антенны может быть выполнена одним человеком без помощников.

В табл.1 приведены данные антенны VMA-7C на QTH UT1MA. Измерения проводились точным мостовым КСВ-метром с помощью ГСС и дополнительного усилителя. Контрольные измерения - прибором WH-7 фирмы DRAKE при мощности 100 Вт в антенне дали результаты, приведенные в строке 5 табл.1

5. Коллинеарная антенна на диапазон 2 м (КА-2).

5. 1. Антенна 2 м.д. (рис.1) состоит из верхнего этажа А, катушки LK, нижнего этажа В, разделительного фильтра Ф (1ф, Сф), противовеса П и отдельного кабеля питания РК50-3 (RG-58) длиной 8,5 м с разъемом СР50-74

(XS2) на нижнем конце. Устанавливается в верхней части антенны VMA-7 на месте К. Чтобы не нарушилась работа антенны на диапазоне 40 м, конструкция и размеры КА-2 выбраны с таким расчетом, чтобы она "по совместительству" могла выполнять роль КС, при этом корпус фильтра заменяет изолятор ИВ, роль противовеса выполняет ЕН, катушка 1_в - без изменений.

Кабель питания пропущен внутри трубы ЦВ. Емкостная связь кабеля (точнее, его оплетки) с трубой столь велика, что если его выпустить из верхнего конца трубы, допустим, на 10 см, это будет эквивалентно электрическому удлинению трубы на эти же 10 см. Чтобы не расстраивать VMA-7, оплетка кабеля заканчивается на уровне конца трубы и соединяется с этим концом и противовесом П- ЕН. а центральная жила кабеля через фильтр Ф с частотой настройки порядка 145 МГц соединяется с нижним этажом антенны КА - 2. Емкость фильтра выбрана малой (Сф = 2,2 пФ), поэтому на рабочих частотах ЦВ 28 МГц и ниже реактивное сопротивление фильтра велико (Хф > 2,5 кОм), и связь верхней части А + В с кабелем и ЦВ через фильтр практически отсутствует. В свою очередь, на УКВ шунтирующее действие катушки LB также отсутствует в связи с ее большим сопротивлением. В нижней части антенны развязка осуществляется традиционным способом - на выходе из трубы ЦВ полутораметровый ос­таток кабеля с разъемом накручивается на ферритовый сердечник К70х50х10 (15 витков) и через соединитель гнездо-гнездо СР50-75 соединяется с фидером УКВ.

Проверка развязки между KB и УКВ-частями антенны показала, что при подаче на вход фидера KB мощности 100 Вт, на выходе УКВ-фидера, нагруженного на R-50 Ом, напряжение было 0 пределах 40...140 мВ в зависимости от КВ-диапазона. Степень обратной развязки (УКВ-КВ) определить не удалось, т.к. помеха от местных вещательных станций на выходе КВ-фидера превышала 100 мВ, и включение УКВ-передатчика на этом фоне не ощущалось. Принятая схема совмещения позволяет одно­временную работу KB- и УКВ-трансиверов без ощутимого ухудшения.

5.2. Оптимальная длина верхнего этажа А - 1250 мм (0.61Х), а длина нижнего выбрана с таким расчетом, чтобы получить согласование с фидером. Рассмотрим этот момент подробнее. Экспериментальная проверка согласования кабеля РК-50 с нагрузкой RH через фильтр с частотой настройки 145 МГц дала несколько неожиданные результаты.

В схеме рис 4а полное согласование, контролируемое по КСВ-метру, получалось при Rн = 50 Ом, как и ожидалось. Зато в схеме рис.4Ь согласование наступало при Rн = 27 Ом, а по рис.4с - при Rн = 75 Ом. Естественно, для реальной антенны была принята последняя схема. Длина нижнего этажа В, соответствующая полному согласованию, получилась 870 мм (0.42Х). Вероятная небольшая реактивная составляющая входного сопротивления легко компенсируется незначительной расстройкой фильтра с помощью сердечника катушки 1ф. Верхний этаж выполнен из трубки 010 мм, нижний - 016, 14, 12 мм, соединения регулируемые.

5.3. Примерное распределение напряжения вдоль антенны приведено на рис. 5а. В точках b, d, g напряжения равны и максимальны, в точках с, h - минимальны, в точках е, f - равны по величине. Наглядно оценить относительную величину и симметрию напряжений в разных точках можно с помощью СЛР (п.1.1). Для этого антенну (отдельно от V-7) помещают в свободное от металлических предметов место (возможно горизонтальное размещение в помещении, например, на спинках деревянных стульев). Фидер антенны и кабель от датчика сигнала (ГСС, трансивер) присоединяют мостовому КСВ-метру и изменением длины нижнего этажа и подстройкой катушки фильтра производят настройку на минимальный КСВ<1,15. После этого, касаясь пальцем руки разных точек антенны, наблюдают за изменением показаний КСВ-метра. Примерная кривая этой зависимости дана на рис.5Ь. В точках с пучностью напряжения (b, d, g) влияние руки очень сильное, КСВ вырастает до значений 2...3, в точках с, h влияние руки должно быть минимальным или отсутствовать. При оптимальной величине LK реакция в точках е, f должна быть одинаковой, в середине катушки отсутствовать, а точки перегиба кривой d, g расположены симметрично, на одинаковом расстоянии от катушки. Если влияние в точке f меньше, индуктивность Lк следует уменьшить. После коррекции Lк (если таковая понадобилась) необходимо подстроить вход антенны на минимальный КСВ и повторить проверю симметрии. При правильно настроенной антенне реакция по СЛР

во всех максимальных точках должна быть примерно одинаковой.

При пользовании СЛР нужно работать с вытянутой рукой, тело должно быть как можно дальше от антенны, впрочем, самообучение происходит в считанные минуты.

С кабелем RG-58 длиной 8,5 м настроенная антенна имела КСВ = 1,1 на частоте 145 МГц и полосу частот 5,7 МГц в пределах КСВ < 1,5. Размещенная на "рабочем месте", при общей длине фидера 30 м она показала КС < 1,1 на частоте 145,7 МГц. После установки КА-2 пришлось укоротить ЦВ на 150 мм, параметры антенны VMA-7 не изменились.

Данные фильтра: 1ф - 9 витков ПЭВ 01,2 мм, шаг - 2 мм, каркас - 010 мм, сердечник - 0В мм (медь); Сф - 2,2 пФ К15У-1. Катушка LK - 5,5 витка, ПЭВ 01,2 мм, длина намотки - 30 мм, каркас - 019 мм .

Следует отметить два обстоятельства, которые могут быть полезны тем, кто занимается коллинеарными антеннами. a. В многоэтажных коллинеарных антеннах с длиной этажа 0,5А. фактически работает только тот этаж, к которому подключена линия питания. Причина в том, что четвертьволновые короткозамкнутые шлейфы, включенные между этажами, имеют высокое входное сопротивление и являются почти идеальными трапами. Это четко видно при испытании такой антенны с помощью СЛР. Если на питаемом этаже наблюдается нормальная кривая изменения КСВ вдоль этажа, то на следующем эта­же, сразу после шлейфа, реакция вообще отсутствует, т.е. ток туда не поступает.

Аналогично, в фирменных двухдиапазонных антеннах на 145/430 МГц, содержащих одну-две большие катушки и несколько меньших, на 430 МГц работает только часть антенны до первой большой катушки, дальше реакция по СЛР резко падает,

Нормально работают двухэтажные антенны 2x0,61/\ и трехэтажные с длиной крайних этажей по 0.61/\ и среднего 0.72/\, при условии, что будут учтены замечания следующего пункта.

b. Часто наблюдаемая ошибка: длина проводников межэтажных шлейфов выбирается из расчета дополнения длины антенны до резонансных значений, например до 1,5/\ при двухэтажной антенне. В действительности имеет значение не длина шлейфа, а его входное сопротивление Хш. Так как Хш зависит, помимо длины, и от диаметра проводников шлейфа и расстояния между ними, в зависимости от конструктивного исполнения шлейфа при одном и том же Хш его длина может отличаться в два и более раз. Наиболее просто нужная длина шлейфа может быть определена с помощью СЛР, как описано в п.5.3. Применение катушки LK или шлейфа диктуется конструктивными обстоятельствами, возможна взаимозамена (при условии Х1=ХШ).

6. Приложение.

При настройке описанных выше антенн VMA-7...VMA-9 можно обойтись одним КСВ-метром - при условии, что показания его достоверны. К сожалению, достоверность многих кустарных и дешевых фирменных приборов, даже правильно сконструированных и настроенных, во многих случаях из-за естественных принципиальных ограничений совершенно недостаточна. Кратко обозначим эти ограничения.

6.1. Рефлектометр с использованием направленных ответвителей (НО) прямой и обратной волны. Ошибки из-за малой длины НО

Как показали измерения на фирменном рефлектометре, для правильной индикации малых значений КСВ при уровне мощности 100 Вт длина петли НО должна быть на 160 м.д. не менее 96 см; соответственно, на 80 м.д. - 48 см, на 40 м.д. - 24 см и т.д. При малых длинах НО, ВЧ-напряжение на диоде детектора обратной волны может оказаться меньше его порога запирания, в результате будет отсчитано значение КСВ = 1, хотя реальное значение может быть намного выше.

При увеличении мощности в фидере показания КСВ растут, приближаясь к истинному значению.

b. Ошибки из-за низкой направленности НО.

Чтобы показания не зависели от длины фидера, точнее, от положения прибора по отношению к пучностям тока и напряжения, коэффициент направленности НО должен быть не менее 40 дБ. Во многих реальных конструкциях этот коэффициент всего 20...25 дБ. Если при изменении длины фидера значения КСВ изменяются, например, в пределах 1,5...2,5, это говорит, в первую очередь, о несовершенстве прибора. При малых значениях КСВ < 1,2 показания рефлектометра практически не зависят от длины линии.

6.2. Рефлектометр с токовым трансформатором на ферритовом сердечнике

Показания не зависят от частоты в широком диапазоне. Для правильной индикации малых значений КСВ число витков вторичной обмотки токового трансформатора (при ее нагрузочном сопротивлении 51 Ом) должно быть не более 12 витков при уровне мощности в фидере 10 Вт, и не более 36 витков при мощности 100 Вт и выше,

Коэффициент направленности простых приборов - 15...20 дБ, зависимость показаний от длины фидера еще сильнее.

6,3. Мостовой КСВ-метр.

В отличие от предыдущих типов, он реагирует не на прямую и обратную волны, а на коэффициент отражения от нагрузки, показания мало зависят от длины фидера. Требует небольшой мощности сигнала Р < 100 мВт, удобно использовать с ГСС. Главный недостаток - чувствительность к внешним помехам от радиовещательных, связных и телевизионных передатчиков - преодолевается путем увеличения подаваемого сигнала до 5... 10 В за счет использования дополнительного усилителя к ГСС, можно использовать трансивер и эквивалент нагрузки с отводом. Не годится для оперативного контроля, но в процессе настройки антенны - самый точный и удобный прибор.

На рис.6а приведена схема1, рис6Б приведена схема2 и эскиз конструкции мостового КСВ-метра, работоспособного в диапазоне 1...500 МГц. Состоит из ВЧ-моста из резисторов R1, R2, R3 по 50 Ом МЛТ-0,25 (R3 припаян одним концом непосредственно к корпусу XS2), вы­полненного навесным монтажом в корпусе размерами 25x25x40 мм, и индикаторного блока ИБ, соединенного с мостом трехжильным кабелем. В ИБ установлен микроамперметр на 50 мкА и переключатели S1 (уровень датчика сигнала 1В - 5В) и S2 (калибровка - измерение КСВ). На KB используется совместно с ГСС и дополнительным усилителем на КТ904А (рис.7), способным выдать неискаженный сигнал с уровнем 5Вэф. При значении R5 = 10 кОм входное сопротивление детектора на VD2 достаточно велико и не вызывает дополнительной погрешности, кроме того получается удобная шкала КСВ: максимальное значение - около 3, и нижнее отсчетное значение — 1,05.

При необходимости работать с сигналом меньшего уровня (<1,5 В), R5 придется уменьшить до = 2 кОм, что приведет к появлению небольшой зависимости показаний КСВ от длины фидера.

Градуировка прибора осуществляется путем подключения к разъему XS2 (АНТ) резисторов Ra, соответствующих значениям КСВ от 1,1 до 3 из соотношения Ra = 50xKCB (при неизменном входном уровне!). При каждом измерении КСВ обязательно поддержание того же уровня входа (калибровка), при котором производилась градуировка.

7. Заключение.

UA3AIO, один из первых обладателей антенны VMA-7c, многократно сравнивал ее на DX-связях с фирменными антеннами соседей-радиолюбителей RZ3CC (R7), RX3AGL (АР8), UA3AUZ (DX-77), а также GAP TITAN и др. Полученные оценки были аналогичными или даже выше, чем у со­седей Положительные отзывы получены также от SV/UYOMF, изготовившего аналогичную антенну из подручных материалов, а также от UT5MO, UR4MIG и других,

Не уступая фирменным антеннам по эффективности, антенна VMA-7 значительно проще в изготовлении и настройке, широкополоснее и мощнее.

Автор использует антенну VMA-9c как основную с 1998 г. В CQ WW CONTEST 1999 (CW) на этой антенне удалось за 12 часов сработать 38 зон, в том числе на отдельных диапазонах по 27,..32 зоны. На УКВ с использованием трансивера lc-24 мощностью 2 Вт поддерживаются уверенные связи в радиусе 100 км, в том числе с соседними областями.

Автор благодарит Бориса (UT5ML), Владимира (UA3AIO), Бориса (UR4MIG) за существенную помощь в процессе отладки и испытания антенны.

Э.ГУТКИН(UТ1МА)

Радиолюбитель KB и УКВ 7/2000

материал подготовил А. Кищин (UA9XJK)

Rambler's Top100
Rambler's Top100
Copyright © 2002 - 2003 Russian HamRadio

Hosted by uCoz