Дорогие друзья, предлагаем вашему вниманию лишь только некоторые антенные системы радиолюбителей г. Дорогие друзья, предлагаем вашему вниманию лишь только некоторые антенные системы радиолюбителей г Антенна пирамида на 80 и 40 метров
Р. Диме
«Funkamateur» №7/2004
КВ антенны
При изготовлении КВ-антенн необходимо придерживаться следующих основных рекомендаций: устанавливать антенны как можно выше и в свободном пространстве; использовать по возможности полноразмерные антенны, а если это не получается, то укорачивать не более чем до 75% всей длины; антенна должна иметь собственный резонанс в необходимом участке диапазона, измеренный в точках питания при рабочей высоте; соблюдать расстояние от металлических поверхностей и других антенн не меньше 1 м; использовать соответствующий коаксиальный кабель и не составлять его из кусков; обеспечить погодозащищенность всех разъемных соединений. В период минимума солнечной активности улучшаются условия прохождения на низкочастотных диапазонах, и радиолюбители обращают свое внимание на конструкции антенн для DX связей на 40, 80 и 160-метровых диапазонах. Проволочная пирамида на 80 метров по заключению автора является более эффективной, чем наклонный диполь 2x20 м с высотой подъема 17 м, но уступает полноразмерному вертикальному четвертьволновому излучателю с системой противовесов. Общий периметр пирамиды равен длине волны. На рис.1 показана схема антенны с распределением токов, а на рис.2 - эскиз ее конструкции.
Из этих рисунков видно, что в излучении принимают участие четыре наклонных провода, образующих грани «пирамиды». Два нижних горизонтальных участка полотна в излучении участия не принимают, т.к. токи в них взаимно компенсируются. На рис.2 указаны минимально возможные размеры мачты (12,5 м) и расстояния горизонтальных отрезков полот на до земли (3 м).
Автор использовал мачту высотой 17 м, при этом горизонтальные участки находились в 4...5 метрах от земли. Антенна питается 50-омным коаксиальным кабелем, подключенным непосредственно к точкам b и d, a точки а и с соединены вместе (рис.3}.
На резонансной частоте КСВ=1, а рабочая полоса частот по уровню КСВ=2 около ±50 кГц от fрез. Т.е. антенну можно настроить, например, на 3750 кГц для работы SSB от 3700 до 3800 кГц, а подключив в точках А и В (рис.2) два отрезка провода по 1,4 м, перестроить ее на 3550 кГц для работы CW от 3500 до 3600 кГц. При этом автор предостерегает от применения катушек индуктивности для удлинения антенны, т.к. в этих точках через них не протекает ток антенны. Поскольку антенна представляет собой петлевой вибратор, то она меньше подвержена влиянию атмосферных и промышленных помех и поэтому достаточно эффективна не только при передаче, но и при приеме.
RZ 6ARF , Краснодарский край АНТЕННА "КОМПАКТИЗИРОВАННАЯ ПИРАМИДА"Антенну "Пирамида" , можно преобразовать в конструкцию, предложенную в . Главным достоинством антенны "Преобразованная пирамида" является ее многодиапазонность, те она позволяет проводить QSO в диапазонах 10, 15, 20, 40, 80 и 160 м. В некоторой степени недостатком "Преобразованной пирамиды" можно считать занимаемую ею большую площадь. Установку такой антенны может позволить себе не каждый радиолюбитель. Управление питанием антенны, с одной стороны, расширяет ее возможности но с другой - усложняет конструкцию. Упростить ее можно, стационарно скоммутировав вершины двух "дельт" (АС и BD в ) Для этого их соединяют последовательно, запитав антенну в разрыве ее самой верхней точки. Конструкция упростится, но будет утрачена возможность работы на диапазоне 160 м.
Вниманию радиолюбителей, имеющих территориально-пространственные ограничения в установке и размещении антенн, можно предложить вариант антенны "Компактизированная пирамида". Эта антенна по форме напоминает "классическую" пирамиду, но отличается от нее вдвое меньшими геометрическими размерами, что достигается за счет увеличения количества треугольников с двух до четырех (рис.1 и 2).
При общей длине периметра 84 м, стороны равнобедренных треугольников имеют размер всего лишь по 7 м. Питание антенны можно выполнить в разрыв шлейфа в одной из точек А, В, С, D или О. Практическая конструкция такой антенны была выполнена алюминиевым одножильным проводом диаметром 3,5 мм. Использовалась одна мачта высотой 12 м. Восемь проводников, исходящих от вершины пирамиды, одновременно со своей основной функцией - излучателей и приемников электромагнитной энергии - являются частью растяжек антенны. Это экономит материалы и исключает встречающиеся в практике установки антенн нежелательные нагромождения неэстетичных элементов конструкции.
Общий вид антенны "Компактизированная пирамида" приведен на рис 2. К верхней точке (точка О) мачты крепится пластина из диэлектрического материала размерами 205x170x20 мм. Все восемь нижних углов треугольников имеют индивидуальные растяжки (на рисунке не показаны) от точек А, В С, D. Реальные антенны отличаются от моделей из-за различных факторов, в том числе, местных условий. Поэтому при со- здании антенны и ее последующей установке нужно иметь в виду следующее:
При монтаже антенны и ряде других работ общая длина шлейфа должна быть неизменной и составлять до настройки 84 м,
Чем длиннее будут ребра треугольников и, соответственно, короче их основания, тем хуже будет работать антенна ,
Чем больше пространственное положение треугольников реальной антенны будет отличаться от модели, тем, опять-таки, хуже,
Нужно стремиться разместить антенну так, чтобы свести к минимуму влияние окружающих предметов,
Монтаж и установку мачты и антенны могут выполнить 1-2 человека
1. От точки разрыва шлейфа (входа антенны) отмерить расстояние 2,6 м, и в этом месте установить последовательно с проводником антенны катушку (диаметр каркаса - 60 мм, диаметр провода - 3,5 мм, число витков - 4, шаг намотки-10мм). К этому плечу шлейфа подсоединить центральный проводник коаксиального кабеля, оплетку - к другому плечу.
2. Изменением длины шлейфа настроить антенну в резонанс в диапазоне 40 м.
3. Проверить настройку антенны на остальных диапазонах.
4. Измерить входное сопротивление антенны. Если оно незначительно отличается от сопротивления фидера и имеет активный характер, то добиться отличного согласования можно небольшим изменением формы треугольников, их взаимного расположения и углов плоскостей треугольников относительно вертикальной опоры. При значительной разнице сопротивлений фидера и антенны придется применить какой-нибудь метод согласования.
Настройку антенны можно выполнить, в частности, с помощью самодельного прибора для настройки КВ-антенн. Принципиальная электрическая схема прибора приведена на рис.3.
Его диапазон рабочих частот - 2,5... 31 МГц. Прибор позволяет:
Определить резонансную частоту каждого элемента антенны и антенной системы в сборе.
Измерить активную составляющую входного сопротивления антенны (максимальное сопротивление - 500 Ом),
Измерить реактивные составляющие входного сопротивления антенны,
Определить КСВ антенны (отношение волнового сопротивления фидера к входному сопротивлению антенны),
Определить коэффициент укорочения коаксиальных кабелей и линий питания антенн.
Прибор образован соединением в одну общую систему полупроводникового трехкаскадного генератора с измерительным ВЧ-мостом. Задающий генератор собран по схеме емкостной трехточки на транзисторе VT 1. Каскад на транзисторе VT 2 является истоковым повторителем и служит для согласования с оконечным каскадом, собранным на VT 3. Диапазон частот генератора имеет пять поддиапазонов за счет сменных катушек, включаемых в цепь затвора транзистора VT 1.
ВЧ-напряжение (1...3 В) снимается с трансформатора Тр1 и через переходной конденсатор С14 поступает на ВЧ-мост. В его диагональ включен микроамперметр, индицирующий баланс моста. Чув ствитепьность микроамперметра задается переменным резистором R 13. Загрубление чувствительности достигается замыканием на корпус шунтирующего резистора R 14 (его сопротивление подбирается при настройке прибора). Переменный резистор R 11 плеча моста снабжен шкалой. КПЕ С18 тоже имеет шкапу. Две закорачивающие перемычки АВ и CD позволяют подключать его параллельно либо к резистору R 11, либо ко входу Х1.
Монтаж высокочастотной части цепи моста производится очень короткими отрезками оголенного луженого провода диаметром 1,5...2 мм. Следует уделить внимание подбору резисторов R 9 и R 10. Разброс их сопротивлений должен быть минимален, от этого в значительной степени зависит точность измерений.
С1 - КПЕ с воздушным диэлектриком (Смах=50 пФ), снабжен верньером; С18 - КПЕ с воздушным диэлектриком (Смах=160 пФ); С15 и С16 - подстроечные конденсаторы с воздушным диэлектриком. Трансформатор Тр1 наматывается тремя проводами (по 9 витков в каждой секции) на кольце ВЧ50 диаметром 14 мм.
Достаточный объем для размещения всех элементов схемы составляет 290x216x78 мм.
Настройка прибора проводится в следующей последовательности:
Проверить монтаж генератора.
Подбором емкостей конденсаторов СЗ и С4 обеспечить связь контура L 1-C 1 с транзистором VT 1.
Проверить и при необходимости подкорректировать или установить режимы транзисторов.
Проконтролировать ВЧ-напряжения уровнем 1...3 В на выходе генератора.
Проверить сменные катушки L 1 и при необходимости уточнить и изменить их намоточные данные.
Проверить монтаж ВЧ-моста.
Ко входу Х1 прибора подключить посто янный резистор сопротивлением 100 Ом и мощностью 2 Вт (точки А, В, С и D схемы разомкнуты). Генератором задать произвольную частоту. Резистором R 11 сбалансировать мост при максимальной чувствительности индикатора (показания индикатора могут отличаться от нуля). Конденсатором С15 установить стрелку индикатора на нулевую отметку. Перемычками соединить точки схемы АВ и CD , конденсатор С18 установить в положение минимальной емкости. Конденсатором С16 опять сбалансировать мост, не изменяя сопротивление резистора R 11.
На шкале конденсатора С18 отметить нулевую точку и от нее сделать градуировку через каждые 10 пФ.
Прибор подключают к антенне непосредственно коротким отрезком коаксиального кабеля или полуволновым (для данного диапазона) повторителем. Резистор R 11 нужно установить в положение, соответствующее волновому сопротивлению применяемого фидера. Емкость КПЕ С11 следует плавно изменять до того положения, при котором произойдет резкое уменьшение показаний индикатора. Резистором R 11 и КПЕ С18 следует сбалансировать мост. Если баланс достигается при нулевом положении конденсатора С18, то на этой частоте антенна имеет только активное входное сопротивление, которое отсчитывается по шкапе, закрепленной на резисторе R 11. Если же баланс возможен при изменении емкости КПЕ С18, то на данной частоте антенна имеет реактивную составляющую, и тем большую, чем больше емкость КПЕ С18. Реактивная составляющая имеет емкостный характер при закороченных точках схемы АВ и CD , индуктивный - при закороченных АС и BD .
Следует иметь в виду, что бум, растяжки и некоторые другие предметы могут вызывать появление дополнительных резонансных частот.
При испытании коаксиального кабеля или пинии один из концов закорачивают, а другой подключают ко входу моста Х1, установив в нулевое положение шкапы, закрепленные на R 11 и С18. Находят резонансную частоту, при которой мост балансируется, и полагают, что для этой частоты данная пиния или кабель имеют полувопновую электрическую длину. Частоту генератора пересчитывают в длину волны и находят таким образом искомую половину длины волны. Отношение геометрической длины пинии или кабеля к полученному значению полуволны является коэффициентом укорочения, удовлетворяющим условиям данной задачи. По полученному значению коэффициента укорочения вычисляют длину требуемой фазосдвигающей пинии с учетом того, что полуволновой отрезок пинии сдвигает фазу на 180°; четвертая часть попувопновой пинии - на 45° и т.д.
Для определения КСВ антенны измеряют отношение волнового сопротивления фидера к входному сопротивлению антенны. Измерения окажутся более точными и надежными, если они проведены на антенне, установленной в рабочее положение, и влияние посторонних предметов сведено к минимуму. Например, входное сопротивление антенны может плавно или скачками меняться, если некоторые растяжки ослабли и раскачиваются под действием ветра, имеются плохие контакты в телескопической мачте и т.д.
1. К Ротхаммель. Антенны. - С-.Петербург: Бояныч, 1998
2. В.Иващенко. Вседиапазонная антенна "Преобразованная пирамида". - Радиомир. KB и УКВ, 2004, N2.
3. Б.Дякив, А.Дякив. Измерение и согласование параметров антенн. - Харьков, 2001.
Дорогие друзья, предлагаем вашему вниманию лишь только некоторыеантенные системы радиолюбителей г.Ч еркесска
Антенное хозяйство RA 6 ED Александр . Антенны установлены на легкой трехгранной мачте высотой 20метров. Мачта выполнена в виде телескопа, состоящего из двух колен по 10,5м.всегда есть возможностьопустить антенны на высоту 10м. и произвести некоторые работы на антеннах.
Сама мачта изготовлена из профилированной трубы 25х50мм.
Антенная система состоит из пяти антенн: пирамида-80м., слопер на 40м. в виде оттяжки, 20м-3 эл . на буме 9метров, 15м.-4 эл . На буме 9 метров.
5эл.-10м. антенна съёмная и потому на фото её нет траверса 6метров и вес 7кг. Устанавливается по необходимости. Каждая антенна имеет свой кабель питания и коммутируется обычным коммутатором, где установлены вакуумные замыкатели . На сегодня данная антенная система не является оптимальной, но пока работает.
Антенное хозяйство UA 6 EA Владимир. Антенна установлена на мачте типа УНЖАна высоте 20метров. Антенна производства г.К алининграда и идёт под названием АД 347 соответственно три элемента на 20м., 4 эл . На 15м., 7 эл . на 10м. вращается поворотным редуктором фирмы YAESU G 1000 DXA .
После настройки антенная система работает просто отлично( настройка минимальна и представляет с собой работы по регулировки длинны активных элементов + немного надо поиграть катушкой для компенсации реактивной составляющей) антенна запитана одним кабелем.
Антенное хозяйство RA 7 EA Михаил. Антенна установлена на лёгкой самодельной мачте, четырехгранного сечений, на высоте 20метров. Антенна производства г.М осква и идёт под названием XL 335 3эл.-20м., 3эл.-15м.,5эл.-10м. антенна запитана одним кабелем. Немного ниже расположена антенна на 80м. пирамида. Антенны на УКВ диапазоны(144,430мгц) Прекрасно видны на фото. Поворотная XL 335 вращается небольшим редуктором типа МЭО где центральный вал изготовлен из высокопрочной стали и крепится к основной (большой)ш естерне червяка при помощи 4-х болтов. это надёжнеё нежели использовать шпоночное соединение. Антенна работает вполне прилично.
Антенное хозяйство UA 6 EFH Анатолий. Антенна установлена на легкой самодельной мачте трехгранного сечения на высоте 11метров + естественный рельеф местностит.е. эта антенна является самой высокой в г.Ч еркесске. антенна производства г.Москва XL 222.2эл.-20м.,2эл.-15м.,2эл.-10м.. антенна вращается редуктором YAESU G 450 A .Антенна установлена непосредственно на самом редукторе. И является оптимальной антенной для этого редуктора . Антенна запитана одним кабелем. На диапазоны 40-80м. используетсягоризонтальная ДЕЛЬТА. Высота подвеса 20м. С учётом местности вся антенная система работает очень хорошо
Схема антенны приведена на рис. 5.38. Исследования показали, что такая антенна работает не хуже, чем полуволновый диполь длиной 40 м, подвешенный на высоте 29 м (диапазон 3,5 МГц). При более низком размещении полуволнового диполя над землей его сопротивление излучения уменьшается, что эквивалентно снижению КПД. Так, например, из рис. 5.35б , следует, что при высоте подвеса над землей, равной 8 м, полуволновый диполь в диапазоне 80 м, имеет сопротивление излучения около 20 Ом. Кроме того, полуволновая дипольная антенна требует для своего размещения много места (это очень серьезное ограничение для низкочастотных антенн), а при использовании схем укорочения становится достаточно узкополосной.
Эти причины побудили (и продолжают побуждать) исследователей искать новые технические решения, к числу которых относится схема проволочной антенны-пирамиды.
На рис. 5.38а -г показаны основные этапы трансформации диполя в пирамиду. Размеры конкретной пирамидной антенны указаны на рис. 5.38д . Габаритные размеры антенны по горизонтали 13,4×13,4 м 2 являются наименьшими размерами по сравнению со всех описанных антенн.
Антенна излучает достаточно сложным образом. Наклонные части антенны-пирамиды излучают и горизонтально и вертикально поляризованную волну. Исследования показали, что при малых углах места максимум излучения антенны соответствует направлению АВ , а характеристики направленности близки к тем, что показаны на рис. 5.34а . При больших значениях угла места антенна-пирамида имеет почти круговую диаграмму направленности.
Для организации дальней радиосвязи требуется излучение антенны под малыми углами места. Это достигается путем поднятия антенны на высоту λ/4 . Нижнюю часть антенны рекомендуется размещать на высоте 3 м, что диктуется требованиями техники безопасности, так как нижняя часть антенны находится под значительным напряжением.
Входное сопротивление антенны зависит от высоты подвеса (рис. 5.35б ). Антенна возбуждается с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 60...75 Ом. Для данной антенны применение симметрирующих устройств необязательно.
Рассматриваемая антенна достаточно широкополосна, а ее резонансная частота f рез = 3,7 МГц . Подстройка антенны на меньшие резонансные частоты осуществляется с помощью кусков провода, подключенных к точкам А и В . Можно ориентировочно считать, что отрезок длиной 2×45 см снижает резонансную частоту на 50 кГц. Линия питания антенны должна иметь длину λ/2 , однако это требование достаточно нежесткое: в случае более короткой или более длинной линии питания компенсация реактивной составляющей сопротивления осуществляется с помощью π-фильтра, расположенного на входе приемника.
Вершина мачты, на которой крепится антенна-пирамида, может быть использована для закрепления антенны других типов.