4 диапазонная КВ антенна
Когда радиолюбителю требуется многодиапазонная дипольная антенна, хорошо согласованная с коаксиальным кабелем, оказывается, что выбор подходящей конструкции, в общем-то, невелик. Как правило, приходится выбирать между траповым диполем и диполем со смещенной от центра точкой питания (OCFD). В этом случае стоит обратить внимание на многодиапазонный диполь (40, 20, 10 и 6 м), который предложил в американский коротковолновик Rick Littlefield, K1BQT.
Перед радиолюбителем, который решил изготовить антенну со смещенной от центра точкой питания, всегда стоит проблема согласования сопротивления этой «волшебной точки», где входное сопротивление антенны примерно одинаково на нескольких диапазонах, с фидером (как правило, коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом). Для своей антенны Rick выбрал точку питания, расположенную на расстоянии 6,75 м от одного из концов диполя. Компьютерное моделирование и экспериментальные исследования показали, что импеданс антенны в этой точке составляет 120 —140 Ом в зависимости от диапазона и высоты подвеса.
Высота
подвеса антенны, м
Для согласования сопротивлений антенны и фидера при выбранной оптимальной (с точки зрения примерного равенства импеданса антенны на разных диапазонах) высоте подвеса около 15 м требовался широкополосный трансформатор (ШПТ), имеющий коэффициент трансформации 140/50=2.8
Очевидно, что часто используемые в OCF-антеннах трансформаторы 1:4 явно не обеспечили бы требуемого согласования. Rick изготовил трансформатор типа «бинокль» с коэффициентом трансформации около 3 на основе двух ферритовых трубок, которые используются в различной электронной аппаратуре для подавления паразитного излучения интерфейсных кабелей. Первичная обмотка имеет 3 витка и намотана многожильным проводом диаметром около 1,5 мм во фторопластовой изоляции,вторичная — 5 витков сложенного вдвое провода 01,0 мм в эмалевой изоляции. При намотке вторичной обмотки следует обратить внимание на состояние краев ферритовых трубок, чтобы избежать повреждения изоляции провода.
В авторском варианте изготовленный трансформатор, нагруженный на два последовательно соединенных резистора сопротивлением по 68 Ом, имел «гладкую» АЧХ в полосе частот 2,2 — 24 МГц, а потери в нем не превышали 0,2 дБ на частотах до 14 МГц, плавно увеличиваясь с ростом частоты. Кроме того, трансформатор успешно выдержал 10-секундное испытание мощностью 1 кВт (ферритовые трубки оставались теплыми).
В OCF-антеннах велика вероятность излучения фидера, и для предотвращения этого явления следует не только располагать фидер перпендикулярно полотну антенны хотя бы на длине, находящейся в ближней зоне излучения антенны, но и применять ВЧ дроссель в точке питания. На изоляционной пластине, на которой закреплены плечи антенны (рис.2), кроме «бинокля» с коэффициентом трансформации около 3 Rick установил дроссель, намотанный двумя скрученными проводами 01,0 мм на кольце диаметром около 30 мм из феррита проницаемостью около 800. Обмотка имеет 12 витков.
В авторском варианте КСВ Метки: антеннашпт
Источник
K4edf антенна своими руками
Translator:
МОБИЛЬНЫЙ DX КЛАСТЕР
# 365
ДРУЗЬЯ САЙТА
«Партизанский» вариант походной КВ антенны
Изготовленный и испытанный, в реальных радио путешествиях, легкий, малозаметный и быстро развертываемый вариант КВ антенны – питаемый с конца полуволновый вибратор. Так называемая « END FED » антенна.
Довольно популярная в Европе, и мало встречающаяся в реальном использовании на КВ среди Российских радиолюбителей.
Но может быть я и ошибаюсь…
Тем не менее, в случае, когда нужна малозаметная, но довольно эффективная КВ антенна на несколько диапазонов, и есть только две точки крепления (одна из которых это точка питания антенны), данный вариант антенны – «палочка-выручалочка» путешествующего с трансивером радиолюбителя.
Я давно испытывал, в своих радио путешествиях, «острую» необходимость в антенне такого исполнения. Изготавливал и испытывал в поездках различные варианты LW -антенн, но всё это было – «не то» …
Как то раз, «наткнувшись» на просторах Европейского интернета, на данную антенну, и изучив теоретическую и практическую составляющие данной конструкции, я решил ее повторить в домашних условиях. Ну и конечно – испытать её реальную пригодность и эффективность в личных радио путешествиях.
«Теория» очень проста:
Полуволновой вибратор, на своих концах, имеет волновое сопротивление порядка 2400-3200 Ом. При «питании» с конца, для согласования с коаксиальным кабелем 50 Ом, необходимо данный вибратор «запитать» через ВЧ-трансформатор примерно 50:1.
«Распыляться» по этому поводу много не буду. Очень много полезной информации о вариантах исполнения трансформаторов и антенн данного типа, можно найти как интернете, так и непосредственно перейдя по ссылкам, указанным ниже:
Скажу только, что мною был изготовлен сначала тестовый прототип данной антенны.
Испытанный в балконном варианте, в реальном радио путешествии этого года на Черноморское побережье Краснодарского края:
Длина вибратора: 20,2м
Трансформатор 49:1 на двух сложенных кольцах 100НН
Диаметр провода ( и трансформатора и вибратора): 1 мм
Конденсатор: 100Пф Х 10 кВ.
Ну и по приезду и результатам радио путешествия, на основе тех-же элементов и размеров, был изготовлен окончательный («причесанный») вариант антенны « END FED » на 7, 14, 21 и 28 МГц.
Антенна была испытана и принята в эксплуатацию во время моего сентябрьского радио путешествия в Природный парк «Волго-Ахтубинская пойма».
Ниже представлен конечный вариант исполнения антенны и результаты лабораторных работ с трансформатором 49:1 нагруженным на резистор 3000 Ом.
Кроме того, с указанным трансформатором, был испытан волновой вибрато длиной порядка 10м.
Антенна в таком исполнении показала неплохие результаты на диапазонах 14 и 28 МГц.
Не берусь утверждать, что эта антенна идеал. Ведь у каждой конструкции можно найти свои «плюсы» и «минусы». Но если Вам нужна простая в изготовлении и установке, малозаметная и нетребовательная к размещению много диапазонная КВ-антенна, один из возможных вариантов – перед Вами…
Источник
Записки программиста
Многодиапазонная антенна End-Fed Half Wave
16 сентября 2019
Благодаря статье Антенна Windom на диапазоны 40, 20 и 10 метров мы выяснили, что диполь не обязательно питать в центр. Если немного сместить точку запитки, входное сопротивление антенны увеличится, а сама антенна будет работать больше, чем в одном диапазоне. Возникает закономерный вопрос — а будет ли антенна работать, если сместить точку запитки к самому ее краю? Оказывается, что будет. Соответствующий класс антенн обычно называют End-Fed Half Wave, или сокращенно EFHW.
На самом деле, буквально с самого конца антенну запитать невозможно, поскольку ток по ней просто не пойдет. Но можно запитать почти с конца, на расстоянии примерно 0.05λ от края. Входное сопротивление антенны в этой точке составляет где-то от 2450 до 3200 Ом. Соответственно, для согласования с 50-омным коаксиальным кабелем используется трансформатор 1:49 или 1:64.
Было решено изготовить EFHW на основной диапазон 40 метров. Антенну я планировал разворачивать своим любимым способом, в форме inverted-V на 10-метровой удочке. Чтобы заранее оценить входное сопротивление будущей антенны, было решено обратиться к моделировщику cocoaNEC.
Модель (файл .nc) говорит следующее:
На трех радиолюбительских диапазонах антенна имеет входное сопротивление, близкое к 2450 Ом. Значит, согласовывать будем через трансформатор 1:49.
Трансформатор было решено делать на ферритовом кольце FT240-31:
Намотка выполнена эмалированным проводом толщиной 1 мм. Первичная обмотка имеет 3 обычных витка, вторичная — 21 виток намоткой имени W1JR. Таким образом, отношение числа витков равно 7. Коэффициент трансформации равен квадрату этого числа, 49. Первичная и вторичная обмотка имеют общую землю. Это обычная практика в EFHW и позволяет использовать питающий ее коаксиальный кабель (его оплетку) в качестве противовеса, тех самых 0.05λ. Также первичная и вторичная обмотка переплетены друг с другом. Это считается хорошей практикой при изготовлении трансформаторов.
Чтобы антенну точно можно было питать кабелем произвольной длины, слева к трансформатору подсоединен балун по току 1:1 на базе такого же ферритового кольца. В процессе выяснилось, что балун неплохо справляется с ролью противовеса. Поэтому клемма для подключения противовеса (слева) в итоге оказалась неиспользованной.
Важно! Если пытаться настраивать антенну без балуна, результаты получатся неповторяемыми. Когда в следующий раз вы все-таки решите использовать балун, или воспользуетесь для запитки коаксиальным кабелем другой длины, вся настройка пойдет коту под хвост. Также графики КСВ будут зависеть от того, подключена ли антенна к трансиверу или КСВ-метру, держитесь ли вы за корпус КСВ-метра, и так далее.
Настройка антенны производится так. Берется полотно чуть длиннее λ/2 на основном диапазоне (на фото — идет к правой клемме). В качестве полотна я использовал провод П-274М, «полевку». Этот провод подрезается по минимуму КСВ на основном диапазоне. Точная длина полотна у меня получилась 1940 см.
Теперь наша задача — получить минимум КСВ еще на паре диапазонов. Это делается подбором емкости между плюсом и минусом первичной обмотки трансформатора. Очень удобно иметь на этом шаге небольшой КПЕ. У меня оптимальные графики получились при использовании емкости 138 пФ. Затем КПЕ заменяется на высоковольтные конденсаторы фиксированного номинала. Я использовал пару конденсаторов на 3 кВ, которые можно видеть на фото.
Анализатор EU1KY показывает следующие графики:
Вопреки предсказанию моделировщика, на 10 метрах я не смог получить КСВ лучше, чем 5.3 (при использовании емкости 105 пФ вместо 138 пФ). Тем не менее, антенна очень даже неплохо согласовалась в трех радиолюбительских диапазонах — 20, 30 и 40 метров. Кроме того, ее можно использовать в диапазонах 15, 17 и даже 80 метров, если вас устраивает КСВ порядка 2.5. Последний соответствует
18% потери мощности. Почему антенна вообще как-то работает на 80 метрах? Правдоподобное объяснение заключается в том, что оплетка коаксиального кабеля в балуне, ровно как и вторичная обмотка трансформатора, подрабатывают удлиняющими катушками. Это также объясняет расхождение с моделью на 10 метрах.
Антенна была протестирована при работе в SSB на мощности 100 Вт, а также в FT8 на мощности 30 Вт во всех диапазонах от 80 до 15 метров. В каждом из диапазонов удалось провести радиосвязи. В «основных» диапазонах 20, 30 и 40 метров были получены нормальные рапорты, иногда даже с плюсами. На «второстепенных» диапазонах антенна тоже работает, но рапорты, естественно, поскромнее.
Во время тестирования антенны был выявлен один дефект. Как известно, любой трансформатор на ферритовом кольце имеет сколько-то процентов тепловых потерь. Трансформатор в нашей антенне — не исключение. Само по себе это не обязательно является большой проблемой. Важно другое. Оказывается, что при работе в FT8 с мощностью 30 Вт на общий вызов в течение получаса, трансформатор разогревается весьма заметно. И это тоже не было бы большой проблемой, если бы рядом не находилась пара конденсаторов. А конденсаторы эти не являются NP0. То есть, их емкость достаточно сильно меняется с температурой.
Результат? В таком режиме работы КСВ заметно уплывает. Так, на 20 метрах он подрастает до 1.9. Проблему можно обойти, используя высоковольтные NP0 конденсаторы. Увы, при изготовлении антенны у меня таких не нашлось.
Это что касается минусов. Из плюсов антенны — она дает несколько диапазонов без перестройки и без потребности в тюнере. В отличие от Windom’а, EFHW питается с конца. За счет этого полото может быть поднято на удочке, закрепленной без оттяжек. Трансформатор с балуном могут быть размещены либо на кустах, либо прямо на земле, и запитаны коаксиальным кабелем произвольной длины. Также антенна может быть закинута из окна городской квартиры на ближайшее дерево.
EFHW не претендует на невероятную эффективность. Как уже отмечалось, имеются заметные тепловые потери в трансформаторе. Кроме того, типичное значение КСВ составляет порядка 1.5, что соответствует 4% потери мощности.
Стоит однако понимать, что такие антенны делают, например, для выездов на природу, но никак не для проведения радиосвязей с другими континентами. На природе, при питании от аккумулятора, работают с небольшой мощностью. При этом задача стоит провести радиосвязь со случайным корреспондентом в радиусе не более пары тысяч километров. И важна не столько эффективность антенны, сколько ее компактность, малый вес и удобство развертывания. Для подобных сценариев EFHW является достаточно неплохим вариантом.
Дополнение: Балун и трансформатор были помещены в один корпус, а конденсаторы заменены на NP0. Свойства антенны от этого практически не изменились. КСВ на 20 метрах при длительной работе в FT8 все еще возрастает, но не так сильно, как раньше.
Источник