Малошумящая антенна CCD
Как только эта антенна была опубликована радиолюбителями с позывными W4FD и W4AT в 1987 (www.antennex.com), эта антенна заинтересовала радиолюбителей по многим причинам. Первая из них это малые шумы в промышленных центрах, вторая, ее широкодиапазонность. Аббревиатура CCD-антенна, означает «Controlled Current Distribution» (Управляемое распределение тока) и имеет теоретические расчеты с практическим подтверждением по ссылке www.cqham.ru/ant_ccd.htm.
Обычный волновой вибратор Герца имеют распределение тока и напряжения, как указано на рис. 1а.
CCD-вибратор дает распределение тока и напряжения по полотну антенны, как указано на рис.1б снизу. Это стало возможным благодаря разделительным конденсаторам. Здесь видно, что ток и напряжение в каждой точке по длине CCD-антенны стремятся к равномерному распределению, т.е. имеет псевдо равномерное распределение по всему полотну антенны, отсюда и ее название. Общая площадь S напряжения или тока вибратора Герца равна площади S CCD–антенны. А это значит, что их эффективности равны.
В ССD-антенне отсутствует стоячая волна напряжения, что означает отсутствие краевого эффекта и естественно полноценную эффективность при очень низком расположении над землей. При монтаже её на высоте всего один-два метра, и прямолинейном развертывании как обычный диполь, она имеет такую же восьмёрочную диаграмму направленности и достаточно низкий угол излучения. Она выдерживает изгибы на местности, чем привлекает внимание как городских, так и сельских радиолюбителей, т.к. позволяет сохранять визуальную скрытность не смотря на ее длину.
Такая конструкция имеет не только достоинства, но как все уникальные антенны, свои недостатки. К ним в первую очередь нужно отнести то, что она должна иметь геометрические размеры соизмеримые с длиной волны, а её полотно, рассечённое большим количеством укорачивающих конденсаторов, что при разворачивании и сворачивании вызывает массу трудностей и неприятностей, связанных с поломкой емкостных изоляторов. Это и является ахиллесовой пятой такой антенны с механической точки зрения.
Её входное сопротивление составляет порядка 300 Ом, что является прекрасным номиналом для двухпроводной линии. Если приглядеться внимательно к рис.1б, то становится очевидным, то, что токи по всему полотну антенны одинаковы, а значит, питание антенны можно производить в рассечке любой секции. Как уже отмечалось выше, CCD-антенна состоит из LC отрезков, каждый из которых имеет резонанс на основной частоте и антенна выглядит как большая цепь последовательно соединенных LC контуров. Если взять данные ССD-антенны на диапазон 7 МГц по ссылке www.cqham.ru/ant_ccd.htm, то мы увидим, что конденсатор совместно с одной секцией составляет один LC элемент, который имеет резонанс на частоте 7 Мгц.
Данные для изготовления CCD-антенн
Конструктив антенны
Слюдяные конденсаторы с пробивным напряжением 200-250В смогут выдерживать подводимую мощность не более 1 кВт. Керамические трубчатые конденсаторы должны иметь надпись с ограничением по кВАр. Допуск конденсаторов по емкости должен быть не более 5%. Допуск длины полотна антенны должен быть не более 1-2%. Для того, чтобы обеспечить разряд статических зарядов в полотне антенны, параллельно каждому конденсатору желательно припаять резистор с номиналом 47-100 кОм (МЛТ-0,5). Самым трудоёмким элементом является узел крепления конденсатора, он должен иметь механическую прочность на разрыв и удар.
На практике это лучше осуществлять, закрепив элементы C и R внутри трубки из стекловолокна, которую удобно взять от лыжных палок и после этого заполнить герметизирующим компонентом. Так мы получим изолятор с отверстиями для крепления отрезков антенны с встроенными элементами C и R. Узел крепления фидера или трансформатора, совсем прост и любой радиолюбитель справится с этим без труда.
Источник
Ccd антенна своими руками
Малоизвестная антенна CCD
Автор: Jim Gray, W1XU
Перевод UA6LGO
Прим. переводчика. Ниже приведен перевод статьи, опубликованной на http://www.antennex.com , где описана практически неизвестная российским радиолюбителям, но заслуживающая, на мой взгляд, интереса и усилий по изготовлению, так называемая CCD-антенна. Компьютерное моделирование антенны показало, что от антенны действительно можно ожидать эффективной работы. Но, поскольку практика — критерий истины, я решил, что данный материал следует разместить на СКР с тем, чтобы все желающие могли получить некий первоначальный импульс для того, чтобы попытаться изготовить и испытать эту любопытную антенну.
CCD — аббревиатура от «Controlled Current Distribution»(Управляемое распределение тока) и
относится к распределению тока радиочастоты в резонансной антенне. Обычные антенны (подобно приведенному в качестве примера полуволновому диполю) дают распределение тока по длине антенны как показано ниже.
Тогда как CCD-антенна дает распределение тока по длине антенны подобно приведенному ниже:
Заметьте, что ток в каждой точке по длине CCD-антенны стремится к равномерному распределению, отсюда и ее название.
Невосприимчивость к земле!
CCD-антенны по отношению к обыкновенной проводной антенне имеют большие и важные преимущества. Например, в них отсутствует стоячая волна напряжения, что означает отсутствие краевого эффекта. Благодаря этой особенности, CCD-антенны относительно невосприимчивы к земле и другим объектам, и могут работать эффективно даже лежа на земле! Это означает также, что CCD-антенны могут располагаться близко к стенам, ветвям деревьев, другим антеннам и объектам с очень малым влиянием с их стороны.
Высота подвеса и ее влияние на силу сигнала.
CCD-антенны дают более мощный сигнал, чем обычные антенны при той же высоте подвеса и должны иметь меньший угол излучения при одинаковой высоте подвеса.
Помня об этих преимуществах, нельзя забывать и о недостатках CCD-антенн — преимущественно механического характера. Они более трудоемки в изготовлении, имеют вдвое большую длину, чем обычные проводные антенны и несколько более дороги, потому что, начиная от точки питания и до самого конца, в полотне антенны через малые промежутки располагаются конденсаторы.
Расширение Ваших контактов
Если Вы готовы примириться с некоторыми неудобствами и Вам нравится новое, то CCD-антенны
как раз для Вас. И еще одно: Ваши контакты в эфире станут длиннее и чаще, потому как и другим захочется узнать побольше об этой малоизвестной антенне. В подтверждение сказанному привожу такой факт: автор разослал более 25 конвертов с информацией другим радиолюбителям, которые проявили огромный интерес к конструированию CCD-антенн.
Сигналы станций энтузиастов CCD-антенн, с которыми работал автор, имели, как правило, мощные сигналы — даже среди лучших на диапазонах.
Многодиапазонное использование CCD-антенн
CCD-антенны успешно используются на всех диапазонах, начиная с низшей частоты, для которой она была сконструирована. Например, описанная ниже версия антенны для 40-метрового диапазона
успешно использовалась на 40, 30, 20, 17, 15, 12, и 10-метровом диапазонах.
В большинстве случаев согласующее устройство необходимо для каждого диапазона, кроме нижнего, где антенна имеет «натуральный» резонанс и может быть запитана с помощью 300 или 450-омной
симметричной линии передачи. Автор использовал 6:1 или 4:1 симметрирующий трансформатор для перехода к 50 или 75-омному кабелю соответственно. Точка питания может располагаться фактически в любом месте по длине антенны ввиду того, что токи по длине антенны одинаковы. Входное сопротивление антенны составляет величину порядка 250 ом и антенна может иметь много изгибов без всякого вреда.
Другие имеющиеся данные
Хотя автор приобрел большой опыт с его CCD-антенной, он продолжал получать опытные данные и от других конструкторов антенны: W4FD и W4ATE — держателей патента на эту уникальную антенну.
Оценки сигнала постоянно были лучше, чем с другими антеннами, имевшимися на радиостанциях — при любых условиях; помехи находящимся поблизости электическим и электронным приборам были сведены к минимуму (возможно, из-за отсутствия участков с высоким напряжением, имеющихся в обычных антеннах).
Пригодность для стесненных условий размещения
Поскольку я не мог позволить себе выкроить 140 лишних футов, чтобы натянуть мою собственную CCD-антенну на 40-метровый диапазон, вытянув ее в прямую линию, я изогнул ее в фигуру, подобную ромбу, имеющую размеры от 65 до 70 футов в длину и порядка 25 футов в ширину! Оцените такую возможность для небльшого участка: разместить две CCD-антенны одну над одной, поддерживаемые общими мачтами и запитанными синфазно для увеличения усиления. Это что-то!
Конечно, Вам хотелось бы узнать, где можно разыскать больше информации о CCD-антеннах, поэтому глядите ссылки, сопровождающие статью или запросите копии из 73 Magazine , WGE Center, Hancock New Hampshire 03449. Возможно, этих изданий может и не оказаться, поскольку 18 лет — это большой срок, чтобы хранить старые журналы. Если там Вам не смогут помочь, поищите эти издания в личных коллекциях где-либо, в библиотечных коллекторах и, конечно, в собственной библиотеке.
Две основополагающих статьи, написанных W4FD и W4ATE, были опубликованы в октябре 1978 г. и июле 1981 г. в журнале 73 Magazine. Другие статьи, приведенные в ссылках, Вы также можете поискать, если есть интерес и желание, но эти две — наиболее существенны.
Конструирование CCD-антенны для 40-метрового диапазона.
В следующих разделах показан мой подход к конструированию моей антенны, однако и другие методы возможны. Конденсаторы должны иметь допуск 5%, рекомендуемый тип — слюдяные, хотя и другие типы тоже можно использовать. Величина пробивного напряжения вовсе не должна быть высокой, если рабочее напряжение конденсатора 200 В — этого вполне достаточно, даже для радиолюбительского киловатта. Некоторые конструкторы ставят параллельно каждому конденсатору резистор 47 Ком для того, чтобы обеспечить стекание статических зарядов и воспрепятствовать их накоплению.
«Тихая» антенна
CCD-антенна — «тихая» антенна по сравнению с тем, что Вы, возможно, используете, и я думаю, это потому, что в ней отсутствуют участки с высоким напряжением. (Я так полагаю, что здесь имеется ввиду невосприимчивость антенны к помехам, порождаемым электрическими разрядами — как макро-, так и микро-. — Прим. перев.) Я бы посоветовал защитить и конденсаторы, и изоляторы термоусадочной трубкой ( как сделал я ) или силиконовым герметиком.
Выводы конденсаторов не должны иметь возможность смещаться относительно тела самого конденсатора и относительно каждого из проводов во избежание поломки, поэтому защита термоусадочной пленкой или силиконовым герметиком — мера необходимая.
Ссылки .
Antenna Design: Something New W4FD, W4ATE, October 1978;
The CCD Antenna—Another Look , W4FFD, W4ATE, July 1981;
The CCD Antenna Revisited W4ANL, May 1982, and KC8BN had an article in 1983 in 73 date and title unknown to author;
and This Antenna Is Too Good To Be True W4HDX February 12984;all of the articles mentioned were in 73 Magazine .
The last article The High-Performance Capacitively Loaded Dipole May 1984 HAM Radio magazine.
Источник комплектующих
Автор использовал конденсаторы производства фирмы Apache Reclamation and Electronics Inc , 313 West Apache Street, Phoenix, AZ 85003; Tel.:(602) 254-0613.
Данные для изготовления CCD-антенн
Нижняя расчетная частота 7.0 MHz:
Полная длина — 42.846 м.
48 секций из провода ф 1.024
Длина каждой секции 892.63 мм
Индуктивное сопротивление проводника секции X l : 58.2306 Ом
Емкостное сопротивление конденсаторов Xc :58.206 ohms
(Компенсация почти точная)
46 конденсаторов по 390 pF ( точное значение 390.454 pF)
Нижняя расчетная частота 10.1 MHz
Полная длина: 29.695 м
62 секции длиной 478.97 мм из провода ф1.29
64 секции длиной 477.77 мм
60 конденсаторов по 390 pF каждый
62 конденсатора по 390 pF каждый
Точное значение емкости конденсаторов 395.233 pF
Точное значение емкости конденсаторов 394 pF
Компенсация неполная, но допустимая
Нижняя расчетная частота антенны 18.06 MHz
Полная длина антенны 16.599 м
52 секции длиной 319.25 мм каждая из провода ф 1.29
50 конденсаторов емкостью 201 pF каждый
Точное значение емкости конденсаторов 197.787 pF
Результаты измерения входного сопротивления для моей 40-M CCD-антенны, подвешенной в форме ромба с высотой подвеса ближнего конца 2.134 м над землей.
Источник
Ccd антенна своими руками
Как только эта антенна была опубликована радиолюбителями с позывными W4FD и W4AT в 1987г. http://www.antennex.com, эта антенна заинтересовала радиолюбителей по многим причинам. Первая из них, это малые шумы в промышленных центрах, вторая, — ее широкополосность. Радиолюбителям западных стран об этой антенне было известно еще в 1943году. Между тем, эта антенна нашла первое практическое применение во второй мировой войне. Гирляндоподобные конструкции ССD- антенны были обнаружены Советскими войсками после отступления немецких оккупантов из Украины и Белоруссии. Антенны были смонтированы для оставленных разведчиков-диверсантов и размещались в полостях перекладин огородных плетней, в заборах и даже в камышовых зарослях, как говорят документы, — их были сотни. CCD- антенна, означает «Controlled Current Distribution» (Управляемое распределение тока) и имеет теоретические расчеты с практическим подтверждением по сноске http://www.cqham.ru/ant_ccd.htm
Обычный волновой вибратор Герца имеют распределение тока и напряжения, как указано на рис.1а. 
CCD-вибратор дает распределение тока и напряжения по полотну антенны, как указано на рис.1б. Это стало возможным благодаря разделительным конденсаторам. Здесь видно, что ток и напряжение в каждой точке по длине CCD-антенны стремятся к равномерному распределению, т.е. имеет псевдо равномерное распределение по всему полотну антенны, отсюда и ее название.
Если провести аналогию с ЕН — антенной , то мы увидим, что CCD — антенна является ее противоположностью. Полотно ЕН — антенны представляет собой только емкость в виде двух цилиндров, а CCD — антенна представляет из себя равномерно распределенные индуктивности в виде отрезков провода и емкости в виде конденсаторов как диполь Герца. Тем не менее у обоих антенн имеется общее достоинство, — низкая восприимчивость к индустриальным помехам, что делает их привлекательными в условиях городских застроек с индустриальными помехами на уровне до 9 баллов. Распределение тока и напряжения на участках 2 и 4 CCD — антенны, схожи с распределением тока и напряжения в полотне ЕН — антенны, что позволяет предполагать, что волна зарождается в полотне CCD -антенны точно так же, как в ЕН — антенне. В ССD — антенне отсутствует стоячая волна напряжения, что означает отсутствие краевого эффекта и естественно полноценную эффективность при очень низком расположении над землей. При монтаже её на высоте всего один- два метра, и прямолинейном развертывании как обычный диполь, она имеет такую же восьмёрочную диаграмму направленности и достаточно низкий угол излучения. Она выдерживает изгибы на местности, чем очевидно привлекла внимание технический персонал диверсионной разведки 2-й мировой, т.к. позволяла сохранять визуальную скрытность на местности не смотря на ее длину.
Такая конструкция имеет не только достоинства, но как все уникальные антенны, свои недостатки. К ним в первую очередь нужно отнести то, что она должна иметь геометрические размеры соизмеримые с длиной волны, а её полотно, рассечённое большим количеством конденсаторов, что при разворачивании и сворачивании вызывает массу трудностей и неприятностей, связанных с поломкой емкостных изоляторов. Это и является ахиллесовой пятой такой антенны с механической точки зрения.
Тем не менее, антенна радует тем, что более широкополосна, чем диполь Герца, и по этому рассчитывается на самую низкую частоту, где её входное сопротивление составляет порядка 300 Ом, что является прекрасным номиналом для двухпроводной линии. Если приглядеться внимательно к рис.1б, то становится очевидным, то, что токи по всему полотну антенны одинаковы, а значит, питание антенны можно производить в рассечке любой секции. Как уже отмечалось выше, CCD-антенна состоит из LC — отрезков, каждый из которых имеет резонанс на основной частоте и антенна выглядит как большая цепь последовательно включенных LC — контуров. Если взять данные ССD — антенны на диапазон 7 МГц по сноске http://www.cqham.ru/ant_ccd.htm ,то мы увидим, что конденсатор совместно с одной секцией составляет один LC элемент, который имеет резонанс на частоте 7 Мгц.
Приведем пример, где нижняя расчетная частота CCD — антенны 7.0 MHz:
Полная длина — 42.846м.
48 секций из провода ф= 1.024мм.
Длина каждой секции 892.63мм.
Индуктивное сопротивление проводника секции Xl : 58.2306 Ом;
Емкостное сопротивление конденсатора секции Xc :58.2060 Ом;
Компенсация почти точная, Xl= Xc
46 конденсаторов по 390 pF ( точное значение 390.454 pF).
Определим резонанс каждого LC участка антенны:
Xl : 58.2306 Ом, соответствует индуктивности — L =1,32мкГн;
Xc :58.2060 Ом, соответствует емкости — С =391пФ.
Имея LC данные, определим резонанс LC — отрезков по известной формуле: 
Для определения индуктивности проводника можно воспользоваться следующей формулой: 
(1 дюйм ? 25,4мм.)
Для питания такой антенны коаксиальной линией в 50Ом, необходим широкополосный трансформатор 6:1, а с переходом на более высокие частоты, понадобится антенный тюнер, для компенсации реактивной составляющей (у войсковых станций, он «врожден с рождения»).
Данные для изготовления CCD-антенн можно найти по сноскам: http://www.cqham.ru/ant_ccd.htm
http://www.presenceknown.com/ccd/docs/The_CCD_Antenna_Revisited.pdf
http://www.presenceknown.com/ccd/docs/CCD_Improved.pdf
Конструктив антенны.
Слюдяные, конденсаторы с пробивным напряжением 200-250В, смогут выдерживать подводимую мощность не более 1 кВт. Керамические — трубчатые конденсаторы должны иметь надпись с ограничением по кВАр. Допуск конденсаторов по емкости должен быть не более 5%. Допуск длины полотна антенны должен быть не более 1-2%. Для того, чтобы обеспечить разряд статических зарядов в полотне антенны, параллельно каждому конденсатору желательно припаять резистор с номиналом 47-100 кОм (МЛТ-0,5). Самым трудоёмким элементом, является узел крепления конденсатора, он должен иметь механическую прочность на разрыв и удар.
На практике, это лучше осуществлять, закрепив элементы C и R внутри трубки из стекловолокна, которую удобно взять от лыжных палок и после этого заполнить герметизирующим компонентом. Так мы получим изолятор с отверстиями для крепления отрезков антенны с встроенными элементами C и R. Узел крепления фидера или трансформатора, совсем прост и любой радиолюбитель справится с этим без труда.
Примечание: Антенна трудоемкая, имеет длину соизмеримую с длиной волны, но возможность расположить ее непосредственно на кровле ряда зданий одной этажности, подкупает своей скрытностью. То же относится и к сельской местности при размещении ее непосредственно вдоль забора.
73! Piratradio «VECTOR» Ор. Max.
Обсудить статью можно на нашем форуме
Источник