Вертикальная кв антенна без противовесов своими руками

Вертикальная кв антенна без противовесов своими руками

Многодиапазонных вертикалов описано множество (в том числе и на этом сайте). К сожалению, все они требуют ВЧ заземления: или набор противовесов или установку прямо на хорошо проводящую поверхность (металлическая крыша, например). Это решение имеет много плюсов (высота вертикал может быть начинаться всего от 0,15. 0,2λ, несимметричное возбуждение относительно заземления удобно для питания коаксиальным кабелем, много разных отработанных конструкций). И только один минус. Но существенный: нужна площадь под радиалы. Если она у вас есть, то эту статью можно дальше не читать.

А вот если места под радиалы нет и не предвидится (маленькая крыша или балкон, где они не помещаются; территория вам не принадлежит; или принадлежит, но есть место только в самом углу участка, основание вертикала хочется поднять повыше для ухода от помех дома, но на высоте радиалы растянуть не за что, и т.д.), то ниже описан многодиапазонный вертикал в них не нуждающийся.

Конечно, за отсутствие радиалов пришлось заплатить:

Увеличенной высотой вертикала (раза в полтора, по сравнению с обычным GP с радиалами). Правда это увеличение дает соответствующий рост усиления антенны под низкими углами к горизонту.

Сложным питанием (нужен автоматический тюнер или набор переключаемых диапазонных LC цепей).

Высоким напряжением на изоляторе, требующим длинного и негигроскопичного изолятора и серьезных мер для подавления излучения линии питания.

Сложной настройкой, которой даже не очень помогает моделирование. Za заметно зависит от: емкости изолятора, высоты над крышей/грунтом, степени подавления затекания антенного тока на оплетку питающего коаксиала и (если это подавление невелико) от длины и положения питающего кабеля. Единственное утешение – вся настройка делается внизу, у изолятора. Но потрудиться с антенным анализатором там придется.

Если цена проблем по этому списку слишком велика для вас, дальше читать незачем: ищите место под противовесы. А с теми, кто не испугался упомянутых трудностей, идем дальше.

Антенна

Никаких радиалов не требует вертикальный диполь (рис. 1а). Он изображен синими линиями.
Рис. 1.

Чтобы сделать диполь многодиапазонным, достаточно запитать его по воздушной двухпроводной линии (оранжевые провода на рис. 1). По классике эта линия должна быть перпендикулярна диполю (рис. 1b) на на расстоянии хотя бы половины λ (чтобы излучением диполя на линию не наводились заметные синфазные токи, нарушающие её симметрию). C помощью симметричного тюнера такой вертикальный диполь будет работать в полосе частот где его размеры от

0,3λ (при меньших размерах падает усиление и КПД) до 1,25λ (при большей высоте основное излучение становился не перпендикулярным диполю, т.е. основной лепесток поднимается от земли, что плохо для эффективности на DX). Такая антенна (рис. 1b) хороша в работе, но требует два изолятора на мачте (у основания и в середине) и второй вспомогательной мачты, обеспечивающей горизонтальность линии питания. Это создает конструктивные трудности.

А что изменится, если мы питающую двухпроводную линию отведем не вбок, а вниз (рис. 1с)? C точки зрения работы антенны – абсолютно ничего: и антенна и линия остались теми же самыми. А вот для тюнера внизу линии поменяется многое. Поскольку линия идет параллельно диполю, то в ней наводится большой синфазный (он же антенный) ток. И тюнер теперь обязан не только согласовывать дифференциальный импеданс между проводами линии, но и сильно подавлять синфазный ток линии. Если последнего не сделать (или сделать недостаточно), то синфазный ток пройдет сквозь тюнер и пойдет дальше на оплетку питающего коаксиала и корпуса. Отчего они станут частью антенны и будут собирать помехи на приеме и жечься при передаче.

Немного подвинем линию вправо (рис. 1d). Понятно, что при этом никаких заметных изменений в работе антенны не произойдет. Но зато при этом исчезает центральный изолятор вертикала. Посмотрим внимательно на правую часть рис. 1d. Оранжевый (от линии) и синий (от диполя) провода идут параллельно. Вверху они замкнуты между собой. Внизу разомкнуты, но там нет источника. Следовательно напряжение между этими проводами отсутствует. Поэтому, если их закоротить, то в распределении токов ничего не изменится.

Это показано на рис. 1e. Выглядит антенна непривычно: два параллельных проводника с отличающейся вдвое длиной и больше ничего. Но электрически она ничем не отличается от вертикального диполя, запитанного в середине двухпроводной линией (рис 1b). Радиалы такой антенне совершенно не нужны, как и её прародительнице с рис. 1b.

Верхняя часть антенны рис рис. 1e это просто половинка диполя, а нижняя, состоящая из двух проводов, это одновременно и половинка диполя и двухпроводная линия питания (строго говоря, синфазный ток этой линии и является антенным током половинки диполя).

Поэтому синфазный ток линии надо хорошо развязать от питающего кабеля. Делается это в два этапа (см. рис. 1f где показана схема питания такой антенны):

Антенный тюнер (находящийся у изолятора) подключается к антенне через воздушный трансформатор T1 с малой емкостью между обмотками (катушка в катушке). Эта маленькая емксоть первое препятствие на пути синфазного тока.

Второе препятствие – развязывающий дроссель T2 на феррите по входу тюнера. На сердечнике этого дросселя кроме коаксиального кабеля должны быть намотаны линии питания\управления тюнером.

Конструкция

Антенна высотой 7,5 м, работающая от 14 до 50 MHz, показана в файле vD20-6.maa (провод 4 с маленькой емксотью 5 pF в модели изображают емкость изолятора на землю. Никакой другой цели этот провод и нагрузка не служат). Диаграммы направленности по диапазонам показаны на рис. 2. Для корректного сравнения с простым GP (с радиалами), ДН даны над идеальной землей (хотя наша антенна может работать вообще без земли, в свободном пространстве).
Рис. 2.

На диапазонах 14 и 18 MHz наш диполь укорочен, тем не менее он выигрывает у λ/4 GP 0,6 dB и 1,2 dB соответственно (Ga обычного λ/4 GP в такой же ситуации будет 5,14 dBi).

От 21 до 28 MHz выигрыш растет от 1,6 dB до 2,6 dB. Причем усиление растет под низкими зенитными углами. На 50 MHz мы фактически имеем коллинеарную антенну 5/8λ над 5/8λ поэтому усиление достигает 4,3 dB, что уже сравнимо с небольшой направленной антенной.

Конструктивно антенна выполнена из голого электрического провода сечением 1,5 мм 2 закрепленного стяжками на 8-ми метровой удочке. Удочка крепилась к ограждению балкона верхнего этажа.

Трансформатор T1 представлял собой две катушки по 6 витков. Диаметр внешней (подключенной к тюнеру) катушки 7 см. Диаметр внутренней (подключенной к антенне) 5 см. Катушки выполнены из жесткого голого электрического провода 6 мм 2 и закреплены на пластине из огрстекла с соответствующими отверстиями (зазор между витками

2 диаметра провода).

Имейте в виду, что напряжение на нижней части антенны относительно земли может достигать 300 В (при мощности TX 100 Wt).

О настройке. Автотюнер справлялся во всех диапазонах. Если же вы планируете отдельные LC цепи на каждый диапазон, то:

Пользоваться данными R и JX с рис. 2 бессмысленно. На практике они будут заметно отличаться из-за влияния трансформатора T1, емкости изолятора и окружения, высоты установки, импеданса T2 и даже положения оплетки питающего кабеля.

Измерять реальное Za (по которому потом считать согласующую цепь) надо портативным прибором на батареях, подключенным и к T1 (по схеме), и к T2 (корпус прибора) соединить с обмоткой T2, подключенной к оплетке коаксиала. Коаксиал при этом должен быть нормальным образом подключен и к T2 и к TRX. Только таки можно учесть влияние всех факторов.

В файле VD30-10.maa показан КВ вариант этой антенны, работающий от 10 до 28 MHz. Мачта высотой 12,5 m выполнена из труб.

Заключение

Антенна проста в конструкции и почти не требует места (особенно, если мачту получится сделать свободностоящей). Качество работы на DX как минимум не хуже (а часто лучше), чем у других многодиапазонных вертикалов (но те требуют противовесов).

Но надо понимать, что оплачиваются эти преимущества весьма сложной системой питания\развязки и увеличенной высотой антенны.

В проволочном варианте антенна может располагаться наклонно или горизонтально, что может быть удобно при питании ее с балкона или из окна, позволяя получить аналог LW, но без проблем с противовесами и\или заземлением.

Источник

Вертикальная антенна без противовесов

За основу предлагаемой вертикальной антенны был взят сложенный вдвое диполь, запитываемый в середине. Но в таком диполе входной импеданс получается всего лишь около 25 Ом. Для увеличения активной составляющей входного импеданса до приемлемых 50 Ом, автор предложил сместить точки питания от середины антенного полотна.

Сложенный вдвое диполь показан на рис. 1, смещённые точки питания от середины полотна, на рис. 2.

Поскольку полученная конструкция напоминает букву «С», автор назвал свою антенну «С-Pole». Для компенсации имеющейся в этом случае реактивной составляющей автор запитал антенну 50-омным кабелем через симметрирующий транс-форматор 1:1 (балун), выполненный из 60 витков фидерного кабеля, намотанного на ПВХ трубку диаметром 50 мм.

На рис. 3 показана схема антенны, а в таблице 1 — её размеры для пяти диапазонов, от 10 до 20 метров. Размеры даны расчётные для полотна, изготовленного из голого медного провода диаметром 1,6 мм, при условии, что нижняя горизонтальная сторона антенны расположена в 30-60 см от земли.

Таблица 1

Диапазон, м	Полоса при КСВ=2, кГц
		А	В	С	D	Е
20	400	177	85	84	8	40
17	540	137	66	67	4	31
15	600	124	60	60	4	20
12	800	100	53	43	4	23
10	800	87	46	37	4	20

На рис.4 показана конструкция антенны, которая растянута вертикально с помощью двух горизонтальных распорок из ПВХ трубок.

Её можно подвесить к синтетической верёвке, растянутой между двумя деревьями. Настройку начинают с коррекции длины полотна антенны под соответствующий участок диапазона путём его укорочения или удлинения равными частями на концах возле изолятора «Spacer» (рис. 4). Затем минимизируют КСВ, перемещая в небольших пределах точки питания.

Источник

КВ антенны для радиолюбителей своими руками

Работ различных современных средств связи невозможна без таких устройств приема и передачи радиоволн, как коротковолновые антенны (сокращенно кв антенны). Востребованность и популярность данных устройств обусловлены большим разнообразием их видов, а также возможностью самостоятельного изготовления. Особенно распространены они в любительской радиосвязи с разрешенным диапазоном для вещания от 1,81 до 29,7 МГц.

Диполь Герца

Диполь Герца (полуволновой вибратор) – простейшее устройство данного вида, состоящее из вертикальной опоры и двух плеч общей длиной 1/2 от принимаемой или излучаемой волны. Так, при длине волны 160 метров длина двух плеч диполя должна быть 80 метров. При монтаже на крыше высотного дома вертикальные стойки не используют, закрепляя плечи диполя на коротких опорах.

Укороченный диполь Герца

Такая антенна кв отличается от предыдущей более короткой длиной плеч (до 1/5 от длины принимаемой или излучаемой волны), а также установленными на них катушками индуктивности и концевыми емкостными нагрузками в виде металлических дисков или «звездочек» из проводов или проволоки.

Спиральные антенны

Классическое устройство данного вида («Спираль Тесла») состоит из двух спиралей, расположенных на крестовинах, соединенных между собой перемычкой (траверсом).

Питание антенны

Соединяют такое устройство с трансивером (приемо-передающей аппаратурой) толстым коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50-75 Ом.

Сборка антенны

Собирают небольшое устройство данного вида, наматывая две плоские спирали диаметром 90 см на каркас из полипропиленовой трубы, состоящий из двух крестовин и соединяющей их 90-92-сантиметровой перекладины (траверса). В качестве материала для спиралей используют одножильный изолированный медный провод диаметром 1,5 мм.

Трансформатор

Для данного устройства используют воздушный трансформатор с рабочим диапазоном волн от 10 до 100-160 метров. Делают его, наматывая на полый 140-миллиметровый каркас диаметром 25 мм 16 витков сдвоенного провода толщиной 1,5 мм. Длина намотки провода при этом должна быть 95-100 мм.

Настройка антенны

Процесс настройки включает в себя следующие операции:

• Настройка КВС (коэффициента стоячей волны) – выполняется при помощи специального прибора или зажимами-крокодильчиками, фиксируемыми на спиралях вибратора и перемещаемыми по ним, что приводит к изменению положения точки питания. Полученное в процессе настройки на найденной частоте значение КВС должно быть в пределах 1,0-1,2.
• Настройка частоты резонанса – осуществляется изменением длины проводов вибраторов с помощью тех же зажимов, что и в предыдущем пункте. Настройку производят, передвигая зажимы по изолированному проводу спиралей.

Усиление антенны, полоса пропускания и угол излучения

Размещают спиральную передающую антенну горизонтально на высоте, равной 1/8 длины излучаемой ею волны.

Магнитные антенны

Наиболее распространенной конструкцией кв антенны является магнитная-рамочная петля (magnetic loop), состоящая из:

• Дюралюминиевого или медного излучающего кольца диаметром 25-80 см;
• Петли связи, диаметр которой в 5 раз меньше, чем у излучающего кольца;
• Питающего кабеля (фидера) с волновым сопротивлением 50 Ом;
• Мощного конденсатора настройки резонансной частоты.

Устанавливают такие простые самодельные передающие устройства как на высоких мачтах, крышах многоэтажек, так и на балконах или подоконниках квартир. Благодаря настроечному конденсатору, способному работать при мощности до 100 Вт, такие радиолюбительские коротковолновые антенны работают в диапазонах от 1,8 до 27 Мгц.

Емкостные антенны

Многодиапазонная антенна

Многодиапазонная антенна – устройство, позволяющее производить вещание во всех разрешенных для любителей диапазонах коротких волн. Благодаря данному свойству, многодиапазонки приобрели большую популярность и распространение.

Одна из многодиапазонок типа UA1DZ имеет следующую конструкцию:

• Вибратор длиной 9,3 м
• З-х метровая подставка;
• 4-5 оттяжек;
• 10-14 дополнительных гибких противовесов-оттяжек длиной 9,4 м.

Соединение таких антенн и передатчиков производят при помощи коаксиального кабеля на 50 Ом.

Основными недостатками, которыми обладают такие многодиапазонные конструкции, являются их громоздкость, высокая парусность и риск поражения молнией при установке на крыше высотного дома или другой многоэтажной постройки.

Вертикальная антенна (Ground Plane)

Вертикальные антенны типа Ground Plane – устройства, предназначенные для вещания на диапазонах от 14 до 24-28 Мгц. Основными составляющими таких вертикальных кв антенн являются 2-х метровая мачта, дюралевый вибратор длиной от 2 до 5 метров, 4-5 противовесов длиной 2,5-3 метра и питающий коаксиальный 50-ти омный кабель.

Устанавливают их как на крышах высоток, так и на фронтонах частных домов.

Укороченная дипольная антенна

Самое простое устройство данного вида на 7 мгц представляет собой конструкцию, состоящую из следующих частей:

• Разделенный на два 3-х метровых плеча проволочный вибратор с изоляторами и оттяжками на концах. В качестве изоляторов используют небольшие кусочки текстолита, для оттяжек применяют прочный бельевой капроновый шнур.
• Две удлинительных 140-ка витковых катушки из медного провода толщиной 0,5-0,6 мм;
• Центральный узел с трансформатором (балуном);
• Фидер – питающий коаксиальный кабель на 50 Ом.

Используют такую укороченную диполь, как в стационарных, так и в полевых условиях, закрепляя ее на высоте от 3 до 4 метров.

На заметку. Для того чтобы произвести настройку такого устройства по резонансу, необходимо равномерно укорачивать длину расположенных горизонтальных или под углом плеч вибратора. После изменения длины плеча укорачивающая ее оттяжка крепится к ближайшему дереву или другой устойчивой опоре.

Вертикальная кв антенна своими руками

Наиболее популярны для самостоятельного изготовления такие передающие коротковолновые устройства, как вертикальные антенны.

Наиболее простую и эффективную из них делают следующим образом:

1. В землю вкапывают деревянный столбик высотой 2,5-3 метра;
2. На вкопанном столбике при помощи саморезов закрепляют распределительную коробку;
3. В закрепленной коробке помещают высокочастотный дроссель – катушку с намотанными на нее витками изолированного коаксиального кабеля;
4. К выходу дросселя подключают двухжильный многопроволочный медный кабель сечением 2 мм;
5. Провод продевают через пропускные кольца дешевого 6-ти метрового углепластикового удилища;
6. Конец провода закрепляют на вершинке удилища при помощи обычного пластикового хомута-стяжки;
7. Посередине удилища закрепляют круглую площадку с проволочными оттяжками;
8. На верхней части столба крепят 2 клипсы и один хомут-держатель (КТР) для полипропиленовых труб диаметром 32 мм;
9. При помощи клипс и держателя удилище с излучателем (продетым сквозь пропускные кольца проводом) закрепляется на столбе;
10. Оттяжками мачта с излучателем выравнивается и надежно фиксируется. Оттяжки при этом закрепляются на устойчивых, расположенных рядом столбах, деревьях, вкрученных в несущие конструкции зданий и капитальных построек крюках.

Питающий провод для кв антенн такого вида используют с волновым сопротивлением 50 Ом.

Обслуживание такого устройства сводится к периодической проверке целостности излучателя путем его прозвонки мультиметром, замене сломанных ветром колен мачты, корректировке натяжения оттяжек.

Выбор первого кв трансивера

При выборе первого передающего устройства (трансивера) начинающим радиолюбителям необходимо учитывать:

• Габариты и вес – радиостанция должна иметь такие размеры и вес, чтобы ее можно достаточно легко переносить в руках или походном рюкзаке.
• Функционал – для начинающего радиолюбителя достаточно трансивера, имеющего небольшое количество основных настроек (резонансная частота, мощность, КСВ);
• Надежность и наличие гарантии – как и любая другая аппаратура, коротковолновая радиостанция должна иметь гарантийный срок обслуживания;
• Возможность программирования аппаратуры с использованием персонального компьютера.

Не рекомендуют начинающим радиолюбителям приобретать дорогостоящие и очень сложные в эксплуатации, обслуживании коротковолновые радиостанции. Новичку, заинтересовавшемуся радиолюбительством, будет очень тяжело разобраться в такой аппаратуре, при утрате интереса к данному делу продажа такой дорогостоящей радиостанции за ту же сумму, что она была куплена, будет очень затруднительной.

Другие конструктивы антенн

Из других конструкций антенн кв диапазона внимание заслуживает вертикальный спиральный полуволновой вибратор для волн длиной 80 метров, состоящий из:

• 120-ти сантиметровой спирали из медного изолированного провода диаметром 1-1,5 мм;
• Траверса высотой 150 см;
• Противовеса длиной не менее 80 см;
• Согласующего устройства;
• Высокочастотного автотрансформатора;
• Питающей линии из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом.

Применяют такие вертикальные антенны в условиях ограниченного пространства небольших приусадебных участков, на крышах многоэтажных домов и других высотных построек.

Простейшие самодельные антенны

Самыми простыми в изготовлении коротковолновыми устройствами из описанных выше являются:

• Магнитно-рамочная петля;
• Штыревая антенна;
• Укороченная диполь;
• Полноразмерная диполь.

Изготовить их можно самостоятельно из подручных недорогих материалов, не используя при этом специальные инструменты и оборудование.

Немного слов о коротковолновиках

Коротковолновики – радиолюбители, занимающиеся вещанием в коротковолновом диапазоне. Занимающиеся конструированием, изготовлением и ремонтом передающих устройств люди проводят сеансы связи из различных уголков планеты. При этом для каждого из них достижением считается самая дальняя точка, с которой был проведен сеанс радиосвязи.

На заметку. Согласно действующему законодательству РФ, для радиолюбителей-коротковолновиков доступно вещание на 10 коротковолновых диапазонах со следующей длиной волн: 2200 м, 160 м, 80 м, 40 м, 30 м, 20 м, 16 м, 15 м, 12 м, 10 м. Использование высокочастотных диапазонов запрещено.

Антенны мобильных телефонов

Еще не так давно во многих моделях мобильных телефонов использовались достаточно крупные для данных устройств направленные антенны. Однако по мере развития телекоммуникационных технологий работа мобильных средств связи постепенно перешла из коротковолнового в вч диапазоны до 2500 МГц. Такая рабочая частота соответствует длине волны всего 12 см, благодаря чему для проведения эффективных сеансов связи достаточно небольшого встроенного в телефон передающего устройства.

Таким образом, правильно собранная, установленная и настроенная коротковолновая антенна – это залог устойчивой и качественной связи с живущими в самых отдаленных уголках планеты радиолюбителями. Благодаря большому разнообразию конструкций и моделей, собираемое из подручных материалов такое передающее устройство может быть установлено практически в любом доступном месте: на крыше, балконе и даже внутри жилого помещения.

Видео

Источник