Антенна веревка своими руками

Об антенне «Длинный провод» (Long Wire) или «верёвка»

Радиолюбители частенько, по разным причинам, используют, в качестве передающей, антенну «длинный провод». Такое её название означает, что длина провода больше, чем длина рабочей волны, и, следовательно, антенна возбуждается на гармониках её собственной длины волны.

О свойствах и конструктивных особенностях антенны в виде длинного провода далее. Сооружение антенны в виде длинного провода достаточно просто и не требует больших затрат, но сама антенна занимает много места, так как пропорционально её длине увеличивается и её эффективность. При соответствующем подборе размеров антенны и фидера антенна может служить в качестве коротковолновой широкодиапазонной антенны.

Необходимая длина антенны в виде длинного провода определяется по формуле:

где l — искомая длина, м;

n — число полуволн рабочей волны;

f — рабочая частота, МГц.

Из диаграммы направленности полуволнового вибратора (рис. 1-9) видно, что максимум излучения направлен перпендикулярно оси антенны.

С увеличением длины антенны направление основного лепестка диаграммы направленности все больше и больше приближается к оси антенны. Одновременно увеличивается и интенсивность излучения в направлении основного лепестка.

Рис. 1-9. Диаграмма направленности полуволнового вибратора в горизонтальной плоскости

На рис. 2-1 изображены диаграммы направленности антенн, имеющих различную длину.

Заметно, что с увеличением длины антенн появляются боковые лепестки.

Полученная многолепестковость диаграммы направленности не является существенным недостатком таких антенн (длинный провод), так как они всё-таки сохраняют удовлетворительную круговую диаграмму направленности, дающую возможность устанавливать связь почти в любых направлениях. Да и в направлении основного излучения достигается заметное усиление, увеличивающееся вместе с увеличением длины антенны.

Характерной чертой таких антенн, особенно полезной для DX связей, является то, что они имеют небольшие вертикальные углы излучения. На рис. 2-2 приведён график, по которому можно разобраться с теоретическим усилением антенны в децибелах (кривая I), увидеть угол между направлением основного излучения и плоскостью подвеса антенны (кривая III), а также сопротивление излучения антенны, отнесённое к току в пучности (кривая II).

Необходимо рассчитать и изготовить антенну для любительского диапазона 20 м. Конкретные местные условия позволят подвесить провод длиной 85 метров в направлении восток-запад.

а) необходимую длину провода для 4λ антенны;

б) ожидаемое усиление антенны в направлении максимума основного лепестка;

в) сопротивление излучения и направление максимума основного лепестка.

Длина провода определяется по формуле:

Так как на 4λ антенне может разместиться 8 полуволн, то n = 8. Средняя частота 20-м диапазона 14,1 Мгц.

Таким образом, длина провода составляет 84,57 м.

Из рис. 2-2 находим, что при длине антенны 4λ (точка пересечений с кривой I) следует ожидать усиления антенны в направлении максимума основного лепестка около 3 дб.

Сопротивление излучения при этом 130 ом (кривая II), а угол между направлением основного лепестка диаграммы направленности и плоскостью подвеса антенны (кривая III) равен 26°.

В связи с тем, что антенна подвешена в направлении восток — запад, и это соответствует 270°, то, как видно из рассмотрения на рис. 2-1, основные максимумы диаграммы направленности имеют следующие направления:

Определив направления основного излучения, можно по карте мира в конической равноугольной проекции найти те районы, с которыми может быть достигнута наиболее устойчивая связь при использовании рассмотренной здесь антенны.

Диаграммы направленности (рис. 2-1) представляют собой идеализированные теоретические диаграммы и на практике всегда претерпевают некоторые изменения. Например, заметная деформация диаграммы направленности имеет место, когда вибратор возбуждается на одном из его концов, т. е. питание антенны несимметричное. Для наглядности на рис. 2-3 приведена диаграмма направленности 2λ антенны в виде длинного провода в горизонтальной плоскости при симметричном и несимметричном питании. При возбуждении антенны на одном из ее концов (диаграмма изображена штриховой линией) диаграмма направленности также становится несимметричной, причем максимум излучения перемещается в направлении открытого конца антенны, а лепестки излучения, находящиеся в направлении конца антенны, с которого производится возбуждение антенны, ослабляются.

Подобная деформация диаграммы направленности возникает во всех антеннах с несимметричным питанием. Следовательно, антенна в виде длинного провода дает основное излучение в направлении открытого конца. Дальнейшая деформация диаграммы направленности происходит в случае, если антенна либо наклонена по отношению к земле, либо расположена над наклонным участком. Если открытый конец антенны наклонен или же антенна подвешена над наклонной поверхностью (рис. 2-4), то в направлении, указанном на рисунке стрелкой, в любительских коротковолновых диапазонах могут быть установлены дальние связи.

При установлении связей на больших расстояниях особенное значение имеет направление основного лепестка диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости. Как уже упоминалось, для дальних связей особенно благоприятным является «плоское» излучение, т. е. небольшие вертикальные углы излучения. В частности, для каждого из любительских диапазонов наиболее благоприятные средние углы вертикального излучения составляют: 80-м диапазон — 60°; 40-м — 30°; 20-м — 15°; 15-м — 12° и 10-м — 9°.

Антенны в виде длинного провода имеют пологие углы вертикального излучения в случае большой высоты подвеса провода. Например, при высоте подвеса, равной 2λ, вертикальный угол излучения составляет 10°, а при высоте 0,5λ — около 35°. При меньших высотах подвеса антенны уменьшение вертикального угла излучения и, следовательно, увеличение возможности дальних связей может быть достигнуто, как уже отмечалось выше, за счёт наклона вибратора.

К сожалению, сказанное выше не совсем верно, когда по формуле:

определяется длина полуволновой антенны для f = 3 500 кГц, то имеем:

Однако, полуволновая антенна для частоты 7 МГц, по той же формуле, должна иметь длину:

Таким образом, полуволновая антенна короче требуемого значения более чем на 1 м.

Из приводимого ниже сравнения видно, что полуволновая антенна, рассчитанная для 3 500 кГц, в случае использования её на высших гармониках расчётной частоты, соответствующих любительским диапазонам, в каждом случае короче необходимого значения.

Таблица 2-1

Резонансная частота	Длина антенны, м
3 500 (0,5λ)	40,71
7 000 (1,0λ)	41,78
14 000 (2,0λ)	42,32
21 000 (3,0λ)	42,50
28 000 (4,0λ)	42,60

Таким образом, когда нормальная L-антенна используется в качестве многодиапазонной, то следует учитывать, что она может быть точно рассчитанной только для одного диапазона, а в остальных диапазонах полное согласование получено быть не может.

На практике длина антенны, равная 42,2 м, является достаточно хорошим компромиссным решением, так как в этом случае резонансная частота антенны расположена в пределах диапазонов 10, 15 и 20 м (f соответственно равна 14 040 кГц, 21 140 кГц, 28 230 кГц), а для диапазона 40 и 80 м такая антенна имеет длину, большую необходимой. Применение рассмотренной антенны в качестве вседиапазонной антенны, конечно, следует понимать, как вспомогательное решение.

Это связано с тем, что в густонаселенных районах вследствие того, что L-образная антенна излучает по всей своей длине, включая подводящий фидер, могут возникнуть сильные помехи радиовещательным и др. приёмникам. Часто предлагаемый способ связи антенны с колебательным контуром оконечного каскада через высоковольтный конденсатор (рис. 2-6) может в лучшем случае уменьшить излучение высших гармоник только у станций небольшой мощности.

В этом смысле целесообразно использовать связь L-образной антенны с колебательным контуром оконечного каскада передатчика через П-контур. С использованием П-контура можно добиться точного резонанса во всех диапазонах, а также подавить паразитные высшие гармоники (рис. 2-7). Такая L-образная антенна с П-образным контуром очень распространена и даёт хорошие результаты при условии, что 80% её общей длины подвешены, как можно выше и дальше от окружающих предметов.

Источник

Антенна веревка своими руками

—>

—> —>

—> —>Мини-чат —>

—> —>

—> —>Статистика —>

—>

—> —>Главная » 2019 » Апрель » 2 » Антенна Фукса. Антенна Длинный провод. Согласование верёвки на КВ. Long Wire. Наклонный Луч.

После длительных экспериментов с антенной типа Луч (Длинный провод, Long Wire), решил поделиться своими результатами на страницах сайта.

В сети представлен один из вариантов антенны Фукса:

Элементы в левой части схемы: Cv2 и L2 — ни что иное, как «искусственная земля». Разве что, длину отрезка провода я бы взял несколько больше и сделал индикатор настройки, как в промышленном варианте такого устройства, представленного компанией MFJ. Штука полезная, но достаточно дорогая. Помимо подстроечных элементов (высокодобротный контур с большим кол-вом отводов и КПЕ с достаточным зазором между пластинами) в изделии присутствует и индикатор настройки. На самом деле, я не представляю, как можно настроить систему в резонанс без этого индикатора.

Я попробовал однодиапазонный вариант антенны на 80м. Расчёт длины провода производился по формуле: l=150x(n-0.05)/f, где:

l — искомая длина провода (в моём случае, составила 39м);

n — число полуволн, укладывающихся в длину провода (в моём случае, n=1);

f — рабочая частота в МГц (была выбрана частота 3,65МГц).

В целом, длина провода в пол-волны (1/2 λ ) для подобной антенны выбирается из тех соображений, что можно рассматривать будущую антенну как частный случай полуволнового диполя, но запитанного с одного конца, а не в геометрическом центре. В этом случае, мы имеем максимальное волновое сопротивление (до нескольких килоом). Причём, оно будет тем больше, чем большее кол-во полуволн будет укладываться в выбранной длине провода. Т.е. мы будем вынуждены подключиться не в точке пучности тока (при минимальном волновом сопротивлении) и узла напряжения, а в точке пучности напряжения (при максимальном волновом сопротивлении) и узла тока. Поскольку, волновое сопротивление нашего передатчика будет составлять 50/75Ом, то нам необходимо каким-то образом произвести трансформацию волнового сопротивления провода от нескольких килоом (точное значение, скорее всего, мы никогда не узнаем и измерить на практике не сможем) до стандартных 50/75Ом передатчика. Вторая задача: необходимо будет каким-то образом компенсировать затекающий на оплётку используемого в большинстве случаев соединительного коаксиального кабеля между передатчиком и согласующим устройством, ВЧ-ток, чтобы он в момент передачи не создавал помехи в широком спектре частот окружающим бытовым приборам, не вносил искажения в сигнал, не провоцировал возбуждение выходного каскада, не ощущался бы при прикосновении к корпусу передающей аппаратуры и не собирал дополнительные шумы (коих будет великое множество в условиях многоквартирного дома) в момент приёма. Если отрезок в 1/2 λ имеет на конце максимальное волновое сопротивление, то отрезок в 1/4λ — напротив, имеет минимальное волновое сопротивление. Используя этот факт и подключая его к корпусу передатчика, мы отводим значительную часть затекающей на оплётку ВЧ-энергии по пути наименьшего сопротивления, т.е. в наш четвертьволновой противовес или его функциональный эквивалент. Необходимо помнить, что он будет так же являться излучающим элементом, хоть и в меньшей степени, нежели основное полотно антенны.

Выполнить первую задачу (трансформация сопротивлений) можно с помощью Г-согласования, вторую (борьба с затекающими ВЧ-токами на корпус передатчика) — с помощью искусственной земли с небольшим (в сравнении с длинной волны) отрезком провода в качестве противовеса.

Схема имеет следующий вид:

На этапе экспериментов, искусственную землю я применял самодельную, с противовесом 10м, т.е. около 1/8 длины волны.

Значение индуктивности указано для отрезка провода длиной 10м. Ёмкость КПЕ получилась около 77пФ. При длине противовеса 20м, индуктивность была 11мкГн, ёмкость — 88пФ. Суть этой части схемы — подавить ВЧ-токи, затекающие на шасси передатчика.

Электрический эквивалент цепочки из индуктивности, ёмкости и провода 10м составляет 1/4 длины волны и выполняет роль настраиваемого четвертьволнового противовеса, способного более тонко настроить систему в резонанс с учётом влияния окружающих предметов в конкретных условиях при различной длине провода.

Обратите внимание, я подключил контур к центральной жиле ВЧ-разъёма, а конденсатор и эквивалент противовеса — на шасси. При обратном подключении (как по ссылкам выше) получить результат без реактивность мне так и не удалось. Конечно, лучше, когда статика может стекать непосредственно на заземление (когда оно есть), в моём же случае, придётся заземлять антенну дополнительно по окончании работы в эфире.

Кстати говоря, самый распространённый вариант антенны Фукса с гальванической развязкой от антенны и катушкой связи тоже не дал какого-либо внятного результата на передачу (наблюдались наводки на бытовую аппаратуру при мощности от 10Вт) и, в конечном итоге, я от него отказался.. .

А вот и самое интересное — графики антенны с противовесом 10м, полученные с помощью антенного анализатора АА-330М (картинки кликабельны):

Полоса пропускания антенны без реактивности — около 80кГц.

Ниже по частоте у данной конструкции есть ещё одна область резонанса:

КСВ там выше, но область без реактивности заметно шире.

Что касается изготовления согласования полуволновой верёвки, то немногочисленные элементы должны обладать некоторыми свойствами, а именно: контура — добротностью, ёмкости — достаточным зазором.

Ссылка на I/Q-файлы работы данной антенны на приём. Для прослушивания можно использовать программу HDSDR. В качестве приёмника используется трансивер по схеме UT3MK V3.B.

Обнаружил в сети материал, в котором упоминается данное решение с Г-согласованием (рис.5). Ссылка на статью RU3AX, опубликованную в журнале «Радио» №5 за 2007 год.

Именно в таком варианте, как показано на рис.5 в данной статье, у меня используется согласование куска провода для работы в составе WebSDR 80m (без противовеса и искусственной земли, только на приём).

Хочу поделиться идеей переделки ручного тюнера MFJ-941E в «искусственную землю». Не призываю никого делать из устройства с большей ценой устройство с меньшей ценой, но может оказаться так, что ручной тюнер в данный момент не нужен, а «искусственная земля» как раз будет кстати.

Суть переделки: оставить в цепи только один из КПЕ и переключаемый контур. Для этого достаточно отпаять только один провод от верхнего витка контура, идущего к контакту правого конденсатора (если смотреть на лицевую панель тюнера). Картинки кликабельны.

Далее, корпус тюнера соединяем с корпусом радио, а отрезок провода (а-ля противовеса) вставляем в центральный контакт разъема TRANSMITTER.

Переключатель ANTENNA SELECTOR должен быть в положении TUNED>>COAX1 или COAX2. Настройку в резонанс необходимо проверять по индикатору обратной волны на SWR-метре. Отклонение левой стрелки должно быть максимально возможным. Подстройку производить изменением положения переключателя индуктивности и левого КПЕ. Переключатель 30Вт/300Вт ступенчато изменяет чувствительность прибора.

Измерил индуктивность контура при различных положениях переключателя, результаты такие:

Источник