Антенна US6IVP на 160м., Укороченая резонансная1/4V рамка с конденсатором на конце Опции

[us6ivp]

Учитывая живой интерес к данной антенне, открываю новую тему.
Привожу информацию с персонального, но "нераскрученого" сайта 2008года:

Хорошая антенна - лучший усилитель ВЧ. «К.Ротхаммель»
К конструированию антенны на 160м. приступил, помня слова Сократа:

Я ЗНАЮ, ЧТО Я НИЧЕГО НЕ ЗНАЮ. А ДРУГИЕ НЕ ЗНАЮТ ДАЖЕ ЭТОГО!

И как шутят ученые: - Товарищи практики! Дайте нам конечный результат, а мы сами придумаем
теорию!
К примеру - элементарный полуволновой диполь считается антенной стоячей волны, а запитан
кабелем в режиме бегущей волны. А как волна спотыкается на клеммах вибратора - теория
умалчивает. И т.п.

Методы настройки и контроля.

КСВ, КДВ, волновое сопротивление - вещи серьезные, но, думаю, они нащупаны как некий
вторичный результат и ни уму, ни сердцу, ни глазу особого простора не дают.

Посему за базовый прибор был взят проверенный временем осциллограф, изготовлен генератор
Uвых.=100 мв. с диапазоном 0.14 – 30 мгц. ( Борноволоков. Радиолюбительские схемы.1982г.,
стр.310)

В качестве основной мачты была использована телемачта H=11м. у стены дома, на расстоянии
6м. от места установки будущего трансивера. Южнее, у забора, на расстоянии 27м. в почву
была забита гильза - заземлитель L=1м., Ф=2”; для вставки дополнительной мачты L=7м., Ф=1”.
без растяжек, с поворотным изолятором на конце.

Проводом ПЭВ-1мм. была натянута экспериментальная рамка с разрывом на конце ( или Г-образная
антенна со спуском) следующих размеров: горизонтально-6м., вверх-6м., гор.-27м., спуск-7м.,
всего около 46м.

На начало антенны был подключен осциллограф С-101 (Свх.=40пф) и через разделительный
конденсатор С=100пф. генератор 0.14-30 мгц. (см. рис1)
(IMG:http://s009.radikal.ru/i310/1102/85/781dfc88e036.jpg)

Результаты измерений:


1. Резонансная частота антенны с свободным концом – 2160 кгц.(Lv=138,9м.), реальная
добротность Qр = Ua\Uген. = 1.71, явных резонансных явлений на других частотах не
обнаружено ( а как-же гармоничные антенны?).

2. Резонансная частота антенны с заземленным концом – 870 кгц.(Lv=344,8м.), реальная
добротность Qр = 5,4 (максимальная!).

3. Внесение индуктивности и емкости в начало и конец антенны при замерах реальной
добротности привело к однозначному выводу – конец антенны должен быть заземлен через
емкость Ск.

При Ск=220 пф. резонансная частота – 1915 кгц., реальная добротность Qр = 3,1

4. Укорочение антенны в 2 раза и заземление конца привело к увеличению резонансной
частоты всего лишь с 870 до 960 кгц
– явно нелинейная зависимость.



Субъективные выводы – применительно для антенн с питанием по напряжению :

1.Антенна, как и коаксиальный кабель – это совокупность распределенных индуктивностей и
емкостей.
Укорочение антенного полотна и подключение емкости на конце приводит к замене части
распределенной емкости сосредоточенной и увеличению добротности антенны как колебательного
контура при моих размерах в 1,8 раза – случай последовательного резонанса напряжений.

2. Хотя сопротивление заземлителя крайне незначительно-4,8ома (определено методом
амперметра-вольтметра) и на прием-передачу не влияет, прокладка дополнительного провода
по земле (противовеса) соосно с полотном со смещением на запад 3-6м. привела к уменьшению
угла возвышения восточного лепестка излучения и увеличению западного.

(Связи с 9-м районом провожу успешно, но Кишинев слышу редко.)

Разная высота подвеса основного полотна позволяет работать с Питером и Темрюком.

3.Размеры диапазонной рамочной антенны сложно расчетать заранее, т.к. тут присутствует
Кудлинения, влияние земли как второго проводника, наличие вертикальной и горизонтальной
поляризации, а привязать к длине волны еще сложнее. Проще изменять длину антенного провода
и подстраивать КПЕшкой на конце до достижения Vмак. на выходе трансивера.

4. Конфигурация рамки – не обязательно прямоугольник, лежащий на земле, это может быть
П-образник, треугольник, Л-образник при высокой точке подвеса .

5. Длина провода рамки должна быть не более 1/4 длины волны, Ск.=200-400 пф., зависит от
местных условий.

6. « Ничто не ново под луной!» В книге “Любительские антенны КВ и УКВ” Беньковского за 1983г.
стр383 описана антенна DDRR –“ всенаправленный круговой излучатель” любителя W6UYH
аналогичной схемы.

Рабочая схема резонансной рамочной антенны US6IVP для диапазона 160 м.

(IMG:http://s57.radikal.ru/i158/1102/c7/eb3d9b208779.jpg)
Описание См. рис 2:

Для питания антенны от трансивера до мачты вдоль крыши здания проложен коаксиальный кабель
РК-75 длиной 6м. Кабель подключен к катушке L1, намотанной на керамическом каркасе
L – 100 мм., Ф – 38 мм. проводом ПЭВ-1мм. с шагом 3мм.
Всего 45 витков. Для удобства настройки на второй половине намотки припаяно 5-6 отводов
короткого многожильного провода в изоляции. После настройки ненужные отводы откусываются
или отпаиваются. Катушка закреплена у мачты, на коробке здания.

( Если есть возможность протянуть провод к трансиверу и трансивер имеет надежную экранировку,
кабель можно не использовать.)

Так как антенна запитана по напряжению, как и основные типы используемых радиолюбителями
антенн, особое внимание обращается на надежность изоляции. Амплитуда переменной составляющей
в элементах антенны достигает анодного напряжения, в моем случае 800 – 900 V.

Кабель + катушка является внешним параллельным колебательным контуром с последовательным
питанием анодной цепи. Добротность контура определяется как :

Q = 1 / R x корень L / C


Отсюда, чем выше индуктивность и ниже емкость, тем выше добротность, амплитуда сигнала и
мощность излучения антенны.

Катушка является индуктивностью, коаксиальный кабель емкостью ( в моем случае Скаб =485 пф.) Волновое сопротивление кабеля Z = корень L / C, поэтому желательно применять кабель РК-50 небольшой длины. ( Или длиной, кратной половине длины волны с учетом коэффициента укорочения – дело эксперимента )

Ферритовые кольца использую только в качестве дросселей УМ. Амплитудно-частотные характеристики
имеющихся колец показали их низкую добротность при широкой полосе пропускания.

Далее, один конец катушки присоединен к заземлителю ( 3 прута, забитых на глубину 1м. и
сваренных полосой ) посредством медной шинки L – 6 м.

Ко второму концу прикручен провод спуска ближней мачты.

В качестве антенного использован провод ПЭВ – 1мм., за 3 года показавший свою надежность.

Дальная мачта (см. выше) растяжек не имеет. К трубе-гильзе приварен кронштейн со
стеклотекстолитовым изолятором для натяжения провода и крепления заземленного конденсатора.

Конденсатор – 2-а последовательно соединенных трубчатых конденсатора 470 пф., 1,6 кв.

Ранее использовал конденсатор 1,6кв 220 пф. с в/вольтного блока лампового цветного
телевизора, но были случаи прожога.




Методика настройки

Сначала настраиваю внешний колебательный контур без подключения антенны. Переключая отводы
катушки, добиваюсь максимальных показаний ВЧ вольтметра на выходе УМ (трансивера)
или свечения неоновой лампы. Трансивер в режиме тональника, настроен на середину диапазона
(1915 кгц.) Подключаю антенну и вращая градуированный КПЕ на дальнем конце, повторяю процедуру. Меняю КПЕ на конденсатор постоянной емкости.

В целях расширения полосы пропускания можно воспользоваться методикой настройки полосовых
фильтров – настроить внешний контур,

к примеру, на верхнюю частоту диапазона, а саму антенну – на нижнюю.

По положению П – контура при наладке ничего сказать не могу. У меня его просто нет.
Настройка по диапазону производится «прорванным» конденсатором, подключенным параллельно
выходу УМ на 2-х ГУ-50. При Ia = 200ma и Vант.= 800v. излучаемая мощность до 160 ватт,
установка же П-контура съедает до 30% мощности.

Однако при ремонте трансивера US3IDV в составе ГУ-32, трех ГУ-50 и П-контура меня принимали
на + 10 дб. громче.
(IMG:http://s47.radikal.ru/i116/1102/4f/94da189a2ace.jpg)-изолятор ближней мачты
(IMG:http://s60.radikal.ru/i170/1102/31/16283dd819ad.jpg)-дальная мачта
(IMG:http://s50.radikal.ru/i128/1102/c0/6a05a8899b8c.jpg)-катушка
(IMG:http://i005.radikal.ru/1102/3e/54d12ff2b655.jpg)-конденсатор
(IMG:http://s45.radikal.ru/i109/1102/f3/30d028b19396.jpg)-натяжной блок-изолятор дальней мачты
(IMG:http://s012.radikal.ru/i320/1102/35/d5507efd7dcd.jpg)-вид от дальней мачты