Архив рубрики: Антенны

Описания популярных и наиболее интересных радиолюбительских антенн. Наибольшее внимание уделено простым по конструкции проволочным антеннам.

Антенна Loop Skywire

Антенна Loop Skywire

Антенна Loop Skywire

Популярность эта антенна получила после статьи в ноябрьском номере журнала QST за 1985 год. Это “дешевая, многодиапазонная антенна для DX”.

От “ленивой дельты” (горизонтального треугольника) эта антенна отличается большей площадью, а следовательно, и большей эффективностью. Точек крепления может быть больше, а форма – произвольной.

Помимо основной частоты антенна может возбуждаться на четных гармониках. Т.е. Loop Skywire на 80 м (периметр 82.9 м) будет “резонировать” на 40, 20 и 10 м.

В качестве растяжек лучше использовать “долгоиграющий” черный полимерных шнур, подобный дакрону или кевлару. Нагрузка на растяжки довольно высокая, а лавсановые или капроновые шнуры разрушаются под солнцем через год. Нежелательно в качестве растяжек использовать популярный у радиолюбителей провод П-274, т.к. из-за его влияния “уходит КСВ”.

Наилучшее согласование достигается при использовании в качестве фидера двухпроводной линии, подключенной к антенному тюнеру (согласующему устройству). Тем не менее, удовлетворительные результаты можно получить при использовании в место антенного тюнера согласующего трансформатора (балуна). Правда “многодиапазонность” Loop Skywire в этом случае проиграет.

По сравнению с диполем антенна Loop Skywire меньше “шумит” и при одинаковой высоте показывает лучшую “дальнобойность”.

Особо следует уделить внимание грозозащите Loop Skywire, а также защите от статического электричества. Частично это решается использованием в качестве полотна изолированного провода. Тем не менее, следует внимательно отнестись к заземлению антенного тюнера и поставить грозовой разрядник.

Антенна Vee Beam (V-beam)

Нагруженная Vee Beam (V-образная) антенна работает в режиме бегущей волны (нерезонансная). Это обеспечивает ей широкополосность. Короткие V-beam без нагрузочных сопротивлений на концах (иногда называются “угловой вибратор“) работают как диполи, у которых плечи расположены под углом.

Antenna Terminated Vee Beam

Лучи антенны изготавливают длинной от 30 до 200 метров. Чем длиннее лучи, тем выше коэффициент усиления.

Нагрузочные сопротивления в виде резисторов включают в укороченные антенны (длинной 30-60 метров). При достаточной длине (l>2λ) сопротивления нередко выполняют виде свисающих проводов или даже вообще его не включают, т.к. при значительной длине полотна будет велико и затухание (и как следствие, ничтожная отраженная волна). На высших частотах коэффициент усиление больше, а диаграмма направленности острее. Причем при длине лучей 5-6 λ заметно ослабляется задний лепесток.

Для работы на всех радиолюбительских диапазонах рекомендуется длина лучей по 128 метров, при угле 52 град и высоте подвеса 12-15 метров. Питание антенны лучше производить симметричной двухпроводной линией через согласующее устройство (антенный тюнер). Допускается питание через согласующий трансформатор (балун) коаксиальным кабелем, с учетом входного сопротивления антенны 600 Ом.

С согласующим трансформатором (16:1) и нагрузочными резисторами (по 400 Ом) выпускаются промышленные антенны Ten-Tec. Модели 3402 и 3403 отличаются длиной лучей (15 и 30 метров соответственно) и рабочими диапазонами.

Ниже представлена расчетная диаграмма направленности антенны Vee Beam. Высота подвеса 15.24 м, лучи по 121.9 метров, угол 45 град, концы у земли, расчет в 4NEC2 с реальной землей. Красная диаграмма – с нагрузочными сопротивлениями, синяя – без них.

Диаграмма направленности Vee Beam

Антенна G5RV

Луис Варни (G5RV) впервые описал свою конструкцию антенны в июльском номере “RSGB Bulletin” за 1958 год. Ключевая идея состоит в том, что отрезок симметричной линии является не только снижением, но и согласующей частью антенны.

Антенна G5RV

Сам Луис Варни по-разному описывал свою антенну, поэтому встречаются различные варианты питания этой антенны.

Это одна из самых популярный радиолюбительских антенн. Кроме многодиапазонности эта антенна имеет ряд свойств, которые делают её привлекательной для начинающего радиолюбителя:

1. Эта проволочная антенна достаточно проста в изготовлении. Промышленный симметричный фидер можно с успехом заменить самодельным на распорках.
2. На некоторых диапазонах нет необходимости использовать согласующее устройство (антенный тюнер).
3. На некоторых диапазонах угол излучения более низкий, чем у диполя.

Диаграмма направленности антенны G5RV в вертикальной плоскости

Диаграмма направленности антенны G5RV в вертикальной плоскости

Справедливости ради надо сказать, что сейчас радиолюбители чаще применяют не G5RV, а его модернизированную версию – антенну ZS6BKW.

Антенна ZS6BKW

В середине 1980-х годов, Брайан Остин (ZS6BKW) провел компьютерный анализ этой антенной системы. Он стремился рассчитать оптимальные размеры антенны, чтобы при максимальном количестве диапазонов, получить минимальный КСВ без использования согласующего устройства на фидере 50 Ом.

Антенна ZS6BKW

В результате, получилась антенна, внешне аналогичная G5RV, но с другими размерами полотна (немного короче) и симметричной линии (немного длиннее).

Антенна ZS6BKW

Антенна ZS6BKW

Антенна ZS6BKW может работать без согласующего устройства на 40, 20, 17, 12 и 10 м. Для работы на 6, 15, 30 и 80 метрах необходим антенный тюнер, который подключают к нижнему концу симметричной линии.

При настройке этих антенн рекомендуется изменять длину только полотна, длину снижения изменять не рекомендуется.

Так как мы имеем дело с соединением симметричной линии с несимметричным кабелем, то многие рекомендуют включить запорный дроссель (токовый балун), дабы отсечь паразитные токи на оплетке 50-омного кабеля. Однако большинство коммерческих вариантов его не имеют. Да и сам изобретатель позже считал применение балуна нецелесообразным. Дело в том, что многочисленные тесты показали, что нет особой разницы в работе антенны с балуном и без.

С точки зрения физики, в нижнем конце открытой двухпроводной линии должно быть подключено регулируемое согласующее устройство (антенный тюнер). В этом случае это будет классическая антенна “Dublet”.

Коротковолновый J-поль

Коротковолновая антенна J-поль представляет собой полуволновой вибратор, возбуждаемый напряжением через четвертьволновый трансформатор.

Четвертьволновый трансформатор можно выполнить из параллельно расположенного провода (на распорках), ленточного симметричного фидера или коаксиального кабеля. Горизонтальный вариант этой антенны в радиолюбительском обиходе называется “Lazy J” (ленивая/лежачая J).

Антенна J

Размеры J антенны по данным UY5AP:

Диапазон, м Вибратор, L, м Согласующий шлейф, l, м Расстояние А-Б, м
Кабель 50 Ом Кабель 75 0м
160 78,95 26,05 3,26 3,72
80 41,67 13,75 1,72 1,96
40 21,28 7,02 0,88 1.0
30 14,81 4,89 0,61 0,7
20 10,64 3,51 0,44 0,5
18 8,28 2,73 0,34 0,39
15 7,1 2,34 0,29 0,33
12 6 1,98 0,25 0,28
10(28100) 5,35 1,77 0,22 0,25
10(28600) 5,24 1,73 0,22 0,24

 

Если J антенну разместить вертикально, то в отличие GP ей не требуются противовесы. Однако по сравнению с GP, антенна J почти в 3 раза выше.

Диаграмма направленности вертикальной J антенны

Диаграмма направленности вертикальной J антенны

Антенна Delta Loop (треугольник, дельта)

Антенна относится к петлевым (рамочным) антеннам, также как и квадраты. Периметр антенны примерно равен длине волны. Применяется на всех КВ диапазонах. Конструкции в основном отличаются подвесом антенны и точкой питания. Эффективность антенны напрямую зависит от площади (идеальна окружность, но её сложно выполнить), поэтому равнобедренный треугольник будет предпочтителен. Тем не менее, допускается любая форма антенны в зависимости от конкретных условий.

На низкочастотных диапазонах в основном используют “ленивые дельты” (т.е. подвешенные почти горизонтально), а на высокочастотных диапазонах в основном применяют вертикальные или наклонные «дельты». Низкочастотные «дельты» имеют многодиапазонные свойства за счет возбуждения на гармониках. В тоже время, основное излучение горизонтальных “дельт” на “основной” нижней частоте направленно вверх, что не слишком благоприятствует DX. Но на высших гармониках лепестки диаграммы прижимаются к земле.

Однако свойства «дельты» сильно зависят от конкретного размещения и конструкции (особенно низкочастотные), поэтому имеют много противоречивых отзывов.

Вертикуальные дельты

Наилучшим для DX местом питания дельты является нижний угол. Однако при низком расположении антенны углом вверх, питание лучше осуществлять через боковые углы. В этом случае больше излучение с вертикальной поляризацией.

Вертикальная дельта на 15 м при высоте 9 м и питании нижнего угла

Вертикальная дельта на 15 м при высоте 9 м и питании нижнего угла

Вертикальная дельта выгодно отличается от диполя и вертикалов. По сравнению с диполем при одинаковой высоте у вертикальной дельты большая часть излучения идет под низким углом к горизонту. По сравнению с “вертикалами” дельта проще в изготовлении, т.к. не требуется сложная система противовесов.

Вертикальная дельта на 15 м при высоте 9 м и питании с четверьволнового отрезка

Вертикальная дельта на 15 м при высоте 9 м и питании с четверьволнового отрезка

Вертикальная дельта на 15 м при высоте 9 м и питании нижнего бокового угла

Вертикальная дельта на 15 м при высоте 9 м и питании нижнего бокового угла

Входное сопротивление антенны зависит от точки питания и колеблется в пределах 60-300 Ом. При высоком входном сопротивлении питание осуществляется через согласующий трансформатор. Питание однодиапазонных антенны можно осуществлять через четвертьволновый трансформатор (Q-согласование), между антенной и 50-омным кабелем включают четвертьволновый отрезок 75-омного кабеля.

Горизонтальные дельты

Фактически, это квадратная антенна Loop Skywire, превращенная в треугольник. За экономию оттяжки приходиться платить меньшей эффективностью, т.к. площадь антенны меньше.

Горизонтальная (ленивая) дельта на 80 м достаточно популярная антенна. Её часто устанавливают между многоэтажными домами. На 80 м диаграмма направленности представляет собой горошину, т.е. основное излучение направлено вверх. Такую антенну можно возбуждать на четных гармониках, т.е. 40, 20 и 10 м. Причем с увеличем частоты лепески диаграммы направленности прижимаются к земле.

Одной из главных проблем при настройке такой антенны становится выбор точки питания и согласование с фидером. Чаще всего, в качестве согласующего устроства применяют широкполосный трансформатор. Однако следует учесть, что входное сопротивление дельты сильно зависи как от точки питания, так и от расположения в пространстве.