5band_ant

Велико желание коротковолновика иметь набор антенн для каждого диапазона волн, но не всегда это осуществимо из-за отсутствия места и условий для их размещения. Приходится идти на компромисс и ставить многодиапазонные. Автором были опробованы различные типы как горизонтальных, так и вертикальных многодиапазонных антенн. Наиболее приемлемыми оказались вертикальные антенны.

Рис. 1. Вертикальная антенна UB5UG

Длительное время эксплуатировалась пятидиапазонная вертикальная антенна, предложенная Ю. Мединцом (UB5UG). Схема антенны приведена на рис.1. Эта антенна достаточно хорошо описана в литературе [1, 2]. Резонансная длина антенны вместе с питающей линией должна быть равна 42,5 м, поэтому длина излучающей части l₁ определяется выражением (все размеры в метрах):

l₁ = 42,5 - Е (l₂ + l₃)

где Е - диэлектрическая постоянная диэлектрика (для большинства отечественных кабелей со сплошной изоляцией из стабилизированного полиэтилена Е = 1,51).

Ю. Мединец рекомендует длину излучающей части и противовесов брать равной 8,6 м. Излучатель может быть выполнен из трубки диаметром 15-20 мм и при необходимости укреплен одним-двумя ярусами оттяжек. Количество противовесов должно быть не менее четырех, выполняют их из канатика или медного провода диаметром до двух-трех миллиметров.

Без заметного ухудшения работы антенны в качестве противовеса может быть использована металлическая крыша, имеющая достаточные геометрические размеры.

Настраивается антенна изменением длины отрезка l₃ (l₃ = 2,9 м по рекомендации UB5UG) по минимуму КСВ в кабеле, идущем от передатчика, в диапазоне, на котором предполагается активная работа. Так при настройке антенны на 20 м диапазоне с КСВ не более 1,3, на диапазонах 10, 14 и 40 м КСВ может дойти до 2, на 80 м диапазоне - 3-4.

Испытания антенны показали, что она достаточно хорошо работает на диапазонах 10, 14 и 20 м, удовлетворительно на 40 м (сказывается уменьшение длины излучателя) и мало эффективна в диапазоне 80 м (мала длина излучателя и велик КСВ).

Чехословацкий коротковолновик М. Шашек (OK1AMS) также использует эту антенну [3]. Для тех случаев, когда отрезок l₃ может быть размещен вблизи передатчика, он отмечает возможность настройки антенны на каждом диапазоне подключением конденсатора (Сн на рис.1). Емкость конденсатора не превышает 450 пФ на 80-метровом диапазоне и еще меньше на остальных диапазонах.

Следует учесть, что в точке подключения конденсатора находится пучность напряжения, поэтому зазор между пластинами переменного конденсатора должен быть не менее 1-2 мм (в зависимости от мощности передатчика). При этом способе настройки КСВ на каждом диапазоне может быть не более 1,5.

При работе в соревнованиях, выполнении условий различных дипломов успешная работа на 40 и 80-метровых диапазонах не менее важна, чем на более высокочастотных. В связи с этим антенна была несколько модифицированна (рис.2).

Длина излучателя l₁ увеличена до 11,2 м, при этом длина питающей линии определяется:

что для кабеля с Е = 1,51 составляет 20,6 м.

Антенна установлена на крыше небольшого двухэтажного дома, выполнена из труб диаметром 45 мм, и укреплена двумя ярусами оттяжек. Длина противовесов из канатика диаметром 1,4 мм равна длине излучателя. В связи с небольшим расстоянием от антенны до передатчика применение дополнительно фидерной линии не потребовалось.

Рис. 2. Модернизированный вариант антенны

Подключение питающей линии непосредственно к П-контуру передатчика дало неплохие результаты, но настройка антенны была затруднена из-за того, что при таком питании антенны необходимо обеспечить в точке питания пучность напряжения, что затрудняет согласование.

Кроме того, так как антенна является гармониковой, при этом способе питания интенсивность излучения гармоник высшего порядка повышается.

Для исключения указанных нежелательных явлений был изготовлен антенный блок, представляющий собой колебательный контур, заключенный в экран и расположенный около передатчика.

Выход передатчика через 75-омный кабель переключателем П1а подключен к части контура с входным сопротивлением 75 Ом, что обеспечивает работу фидера в режиме бегущей волны с КСВ на каждом из 5 диапазонов, близким к 1. Катушка индуктивности контура, состоящая их трех последовательно включенных секций L1, L2, L3.

Первым этапом настройки антенны является настройка антенного контура при отключенном от передатчика фидере. При помощи ГИР или ГСС с ламповым вольтметром подбирают индуктивности катушек для каждого диапазона при среднем положении С2.

Грубая настройка производится подбором витков, точная - изменением величины емкости конденсатора С2. Второй этап настройки - подбор точек подключения фидера от передатчика для каждого диапазона при помощи КСВ-метра любой конструкции.

Окончательная настройка антенны производится по максимуму показаний прибора ИП2, слабо связанного с "горячим" концом контура. В качестве ИП1 использован высокочастотный амперметр с термопарой и пределом измерения 3 А. В качестве ИП2 использован малогабаритный магнитоэлектрический прибор на 5 мА. Катушка L4 содержит 3 витка любого провода.

Антенна показала хорошие результаты при работе на 40, 20, 14 и 10 м диапазонах. Особенно удобна она при работе с DX, так как несмотря на наличие дополнительного лепестка на диапазонах 14 и 10 м, основная мощность излучается под малыми углами к горизонту [4]. На 80 м диапазоне антенна работает вполне удовлетворительно.

Применение антенного блока значительно снизило уровень излучаемых гармоник. Тщательная настройка и экранировка полностью устраняет помехи телевидению. Неоспоримым преимуществом является и то, что настройка антенны осуществляется на рабочем месте. Антенна заземлена по постоянному току и грозобезопасна.

Литература

Amaterske Radio, 1967, №2, с.56
Радио №9/1960 с.44
Шейко В.П. "Антенны любительских радиостанций", изд. ДОСААФ, 1962 г.
Х. Мейнке и Ф. Гундлах, "Радиотехнический справочник" (перевод с немецкого), том 1. Госэнергоиздат, 1960 г.

Ответы на вопросы

Радио №7/1972 с.61

1. Каковы намоточные данные катушек антенного блока ?

Намоточные данные катушек антенного блока (L1-L3) приведены в таблице. Все катушки намотаны медным посеребренным проводом. Диаметр провода дан для случая использования антенны в передатчике мощностью 200 Вт (для передатчиков меньшей мощности диаметр провода можно соответственно уменьшить). Допускается бескаркасная намотка всех катушек. Отводы в катушках L2 и L3 сделаны, считай от заземленного конца, как показано на рисунке.

Обозначение по схеме	Число витков	Диаметр намотки, мм	Длина намотки, мм	Диаметр провода, мм
L1	24	49	45	1,2
L2	18	51	51	2,2
L3	9	35	105	3,0

2. Каковы размеры антенного блока и как размещены элементы блока ?

Внешние размеры блока 280х210х210 мм. Катушки L1-L3 установлены на металлическом шасси блока на фарфоровых изоляторах (можно использовать в качестве изоляторов текстолит, фторопласт, полистирол). Переключатель П1, приборы ИП1, ИП2, резистор R1 и конденсатор С1 установлены на передней стенке, изготовленной из листового металла толщиной 1,5 мм.

Рис. 3. Антенный блок

3. Можно ли в качестве фидера применить кабель с волновым сопротивлением 50 Ом ?

Можно, но это несколько ухудшит параметры антенны, потому что возрастут потери в фидере. Следует учесть, что чем больше волновое сопротивление кабеля, тем меньше величина потерь, так как кабель работает в режиме стоячей волны.

4. Можно ли настроить антенну без ГСС ?

Можно. Для этого антенный блок необходимо изолировать от "земли" и отключить антенну от передатчика, а точку "А" (рис.3) подключить к зажиму "Антенна" связного приемника. В этом случае антенный контур работает в качестве фильтра-пробки. Настройку (подбор индуктивности при среднем положении конденсатора C2) производят в середине каждого диапазона (или его участка) по минимуму сигнала принимаемых станций.

Подбор коэффициента связи с антенной можно произвести по эквиваленту нагрузки, сравнивая ток проходящий через амперметр ИП1 (или по яркости свечения лампочки подключаемой вместо ИП1). При наличии лампового вольтметра можно сравнивать величину напряжения на эквиваленте нагрузки и на входе антенного контура, причем подбор точки включения необходимо начинать от "холодного" конца.

Величина сопротивления эквивалентной нагрузки должна быть равна волновому сопротивлению коаксиально кабеля, соединяющего выход передатчика с антенным блоком. Эквивалентное сопротивление нагрузки должно иметь чисто активный характер. Мощность, рассеиваемая на эквиваленте нагрузки, определяется выходной мощностью передатчика. Окончательную настройку блока производят с помощью конденсатора C2 по максимуму отклонения стрелки ИП2, учитывая при этом и данные, полученные от корреспондентов.

5. Из какого материала лучше сделать излучатель l1? Можно ли применить в нем вместо трубок набор вертикальных проводов ?

Для излучателя предпочтительней применить материал, имеющий наименьшее удельное сопротивление, что снизит активные потери, однако при этом следует учитывать прочность и вес материала.

Вместо трубки в качестве излучателя можно использовать набор из 10 и более проводов (диаметр провода около 1 мм) при диаметре колец, к которым припаиваются провода, около 20 мм. Диаметр колец можно увеличить до 50-100 мм, при этом количество вертикальных проводов должно быть увеличено до 70-150 шт. При такой конструкции излучателя необходимы промежуточные соединительные кольца с шагом не более 1 м.

6. Можно ли изменить длину фидера ?

Изменить длину фидера можно. При этом необходимо пересчитать размеры l1 и l2, пользуясь формулой, приведенной в статье. (При пользовании формулой, приведенной в статье, следует учесть, что по вине автора допущена неточность: Е - это не диэлектрическая постоянная диэлектрика, как указано в статье, а коэффициент укорочения длины коаксиально кабеля, обычно приводимый в справочниках. Если в справочниках приводится величина диэлектрической постоянной диэлектрика, обозначим ее Е1, то Е = корень квадратный из Е1).

При значительном увеличении длины фидера в формуле можно подставить 84,8 или 127,2. Данные антенного блока в этом случае остаются без изменений. При уменьшении длины фидера в формуле вместо значения 42,5 можно подставить 21,3 с соответственным пересчетом l1 и l2, но при этом антенна будет работать только в диапазонах 10, 15, 20 и 40 м.

7. Нужно ли ставить изоляторы на оттяжках ?

Если оттяжки металлические, то через отрезок а = 0,2L (где L - наименьшая длина волны в м) необходимо установить изоляторы. Оттяжки должны быть также надежно изолированы от излучателя (это относится и к неметаллическим оттяжкам).

8. Как подключить антенный блок при длине излучателя l1 равной 8,6 м ?

Схема подключения блока к передатчику при этом остается без изменений, а длина фидера при коэффициенте Е = 1,51 должна быть равна 22,4 м.

9. Можно ли в излучателе применить трубы разного диаметра и как их соединить между собой ?

Трубы разного диаметра применить можно. Соединять трубы как одного, так и разных диаметров можно втулкой, сваркой и любым другим способом, обеспечивающим надежный электрический контакт.

Мастер спорта СССР О. Сафиулин (UA4PA). "Радио" №9/1969 год