Простая вертикальная антенна высотой 7,5 ...7,7 м на все любительские диапазоны от 7 до 28 МГц. В отличие от большинства многодиапазонных GP, на всех диапазонах работает полная высота вертикала, что дает прирост усиления на ВЧ диапазонах, по сравнению с четвертьволновым излучателем. В точке питания используется несложный тюнер, выдерживающий большую мощность, однако переключать его по диапазонам придется вручную.

      

ВЧ-заземление (например, резонансные противовесы) такому вертикалу необходимо. На диапазонах 7, 10, 24 и 28 МГц - довольно хорошее, т.к. там низка активная часть входного импеданса антенны. На 14 и 18 - попроще, т.к там Ra увеличивается. На 21 МГц можно не делать отдельных противовесов - Ra высокое, поэтому ток, втекающий в заземление мал, и тут хватит противовесов других диапазонов.

Cогласующее устройство

S1 - переключатель диапазонов, как описано выше.

S2 замыкатель - на основе "крокодила" (та же конструкция, что и у переключателя, только без выхода), т.е. просто "крокодил" без провода замыкающий верхнюю и нижнюю фольгу контактной пластины S2 на 7 МГц (разомкнут на всех остальных диапазонах).

Рассмотрим эту схему по диапазонам.

• 28 МГц. Импеданс антенны Za = 45 -j70 Ом (все приводимые импедансы округлены т.к. ощутимо зависят от высоты над землей, качества ВЧ заземления, емкости изолятора, расстояния до окружающих предметов, толщины вертикала, и т.д). Для настойки нужна последовательная индуктивность около 0,4 мкГн. Ее обеспечивает часть катушки от входа до контактной площадки 28 МГц. Ток в катушке 4,5 А (здесь и далее - для входной мощности 1 кВт).

• 24,9 МГц. Za = 55 - j230 Ом. Для настойки нужна последовательная индуктивность около 1,4 мкГн. Ее обеспечивает часть катушки от входа до контактной площадки 24 МГц. Ток в катушке 4,5 А.

• 21 МГц. Za = 250 - j600 Ом. Для настойки нужно Г-образное СУ из последовательной катушки 2,2 мкГн и конденсатора около 15 пФ параллельно антенне. Индуктивность обеспечивает часть катушки от входа до контактной площадки 21 МГц. Подключение конденсатора - наш "крокодиловый" переключатель. Емкость конденсатора на схеме показана меньше расчетной, т.к. она уменьшена на величину конструктивной емкости изолятора GP.

  Ток в катушке 4,5 А, Напряжение на конденсаторе 1300 В, реактивная мощность в нём 3,2 кВАр. Конструктивно конденсатор выполнен как разомкнутый отрезок коаксиального кабеля RG-58A длиной несколько см (50-ти омные кабели со сплошной полиэтиленовой изоляцией обычно имеют погонную емкость около 1 пф/см).

• 18 МГц Za = 1100 - j200 Ом. Для настойки нужно Г-образное СУ из последовательной катушки 2 мкГн и конденсатора около 35 пФ параллельно антенне. Индуктивность обеспечивает часть катушки от входа до контактной площадки 18 МГц. Подключение конденсатора - наш "крокодиловый" переключатель. Емкость конденсатора на схеме показана меньше расчетной, т.к. она уменьшена на величину конструктивной емкости изолятора GP.

  Ток в катушке 4,5 А, Напряжение на конденсаторе 1200 В, реактивная мощность в нём 5 кВАр. Конструктивно конденсатор выполнен как разомкнутый отрезок коаксиального кабеля RG-58A длиной около 25 см.

• 14 МГц. Za = 200 + j300 Ом. Для настойки нужно Г-образное СУ из последовательной катушки 1,9 мкГн и конденсатора около 85 пФ параллельно антенне. Индуктивность обеспечивает часть катушки от входа до контактной площадки 14 МГц. Подключение конденсатора - наш "крокодиловый" переключатель. Емкость конденсатора на схеме показана меньше расчетной, т.к. она уменьшена на величину конструктивной емкости изолятора GP.

  Ток в катушке 4,5 А, Напряжение на конденсаторе 850 В, реактивная мощность в нём 5,5 кВАр. Конструктивно конденсатор выполнен 3 параллельно включенных разомкнутых отрезка коаксиально кабеля RG-58A длиной около 25 см каждый.

• 10 МГц. Za = 50 + j15 Ом. Для настройки нужен последовательный конденсатор около 900 пФ. Он на схеме имеется: между входом и контактной площадкой 10 МГц. Напряжение на конденсаторе 230 В, реактивная мощность всего 140 ВАр (т.е простой КСО на 250 В подойдет).

• 7 МГц. Za = 20 - j200 Ом. Для точного согласования нужны две катушки: последовательная около 4 мкГн и параллельно входу около 1 мкГн. В принципе, без нижней катушки можно обойтись, если вас устроит КСВ на резонансе не точно 1, а 1,7 ... 2,5 (в зависимости от потерь в земле).

  Последовательная катушка - это вся индуктивность между входом и контактной площадкой 7 МГц. Параллельная подключается дополнительным замыкателем-"крокодилом" (который на всех остальных диапазонах снят и, чтобы не потерялся, зацеплен за стенку корпуса тюнера). Токи: в нижней катушке 5 А, в верхней 7 А.

Входной импеданс вертикала и схема СУ подобраны так, что система тюнер + антенна могут быть настроены на всех рабочих диапазонах даже при значительном влиянии местных предметов на вертикал (например, установка на балконе или в окружении близко расположенных других проводов).

В самом деле, штырь чуть длиннее четверти волны на 10,1 МГц будет настраиваться:

• На 7 МГц парой катушек.
• На 10 МГц последовательным конденсатором.
• На 14,18 и 21 МГц Г-образными СУ с конденсатором у антенны.
• На 24 и 28 МГц последовательной индуктивностью (а если уж совсем что-то, невероятное с окружением штыря и его импедансом, то Г-образным СУ, которое реализуется точно также как и для диапазонов 18 и 21 МГц ).

Это означает, что СУ может быть настроено по диапазонам в практически любом случае, если выдержаны размеры вертикала. Поэтому отнеситесь к вышеприведенным данным конденсаторов и катушек СУ как к ориентировочным, которые придется уточнять при настройке конкретной, именно вашей конструкции.

Тем не менее, данные катушек все же приведу. Для ориентировки. Диаметр провода обеих катушек 1,7 мм (электрический "10 квадратов" очищенный от изоляции), диаметры каркасов - по 30 мм. Катушки намотаны с шагом, расстояние между краями витков равно диаметру провода.

L2 содержит 8 витков (у меня при настройке получилось, что используется 6 витков, но намотайте с запасом - передвигать положение отвода при настройке намного удобнее, чем перематывать катушку).

L1 содержит 20 витков (у меня используется 18 из них, но см. выше про запас). Отводы (считая от нижнего по схеме вывода L1) от 4, 7, 9, 10 и 11 витков (подбиратеся при настройке с точностью до доли витка).

Настройка

Перед настройкой убедитесь, что все требуемые по схеме отводы, припаяны к выходным контактным пластинам. Емкость последних хотя и невелика, но входит в СУ и влияет на всех диапазонах, особенно на 18 и 21 МГц.

Сначала настраивают диапазон 7 МГц. Подгоняя индуктивности L1 и L2 (подбирая отводы от намотанных с некоторым запасом катушек), добиваются точного согласования.

Затем подбирая последовательный конденсатор (точнее набирая его из нескольких имеющихся) устанавливают минимум КСВ на 10 МГц.

Настройка диапазонов 14, 18 и 21 МГц идентична по технологии. Вместо диапазонного конденсатора подключается КПЕ. Подается небольшая (10 ...20 Вт) мощность с передатчика. Вращая КПЕ находим минимум КСВ. Смещаем отвод катушки на полвитка и снова подстройкой КПЕ находим минимум КСВ. Если он меньше предыдущего - двигаем отвод дальше в ту же сторону, если больше - в обратную. Найдя положение отвода, соответствующее КСВ = 1, заменяем КПЕ на конденсатор из отрезка кабеля.

Диапазоны 24 и 28 МГц настраиваются по подбором положения соответствующих отводов.

Усиление

Чтобы понять, что мы выиграли и проиграли в усилении, сравним ДН описываемой антенны с обычным резонансным четвертьволновым вертикалом (естественно, он будет своей высоты на каждом диапазоне). На всех приведенных ниже рисунках ДН нашего вертикала показана красным цветом, четвертьволнового - черным.

Будем сравнивать не максимальные усиления, а уровни излучения под зенитным углом 10⁰ (нас ведь DX-ы интересуют, а они идут под низкими углами).

На 7 МГц мы проигрываем около 1,5 дБ (укорочение сказывается). На 10 МГц ДН не привожу т.к. наш вертикал там сам четвертьволновый. На 14 МГц увеличенная высота излучателя прибавляет 1,2 дБ (это, конечно, немного но все же прибавка мощности в 1,3 раза ощутима).

На 18 МГц выигрыш уже хорошо заметен: 2 дб (1,6 раза по мощности). И еще больше он на 21 МГц: 3 дБ (удвоение мощности).

На 24,9 МГц антенна имеет максимальное усилении и выигрыш у четвертьволнового GP 4,3 дБ (2,6 раза по мощности).

На 28 МГц ДН нашего штыря на первый взгляд плохая: основной лепесток поднялся вверх. Но присмотримся внимательнее: под зенитным углом 10⁰ мы выиграли 3 дБ у четвертьволнового GP (с вроде бы красивой, однолепестковой ДН). Это, конечно, меньше, чем на диапазоне 24,9 МГц где антенна оптимальна. Но это все же прирост мощности в два раза.

И поднявшийся вверх основной лепесток - это не потеря. А приобретение. Посмотрите, максимальное усиление графика (приведено слева внизу каждого рисунка с ДН) на 28 МГц на 1,68 дБ (3,16 - 1,48). Т.е. та мощность, которая раньше просто обогревала землю, теперь излучается под высокими углами к горизонту. А на 28 Мц это даже полезно: из-за ярко выраженной мертвой зоны на этом диапазоне трудно собираются страны и корреспонденты лежащие на расстоянии 400 ...800 км. А для их обработки (short skip) нужны именно высокие зенитные углы(не знаю как у вас, а у меня при 258 сработанных странах на 28 МГц, только в последнем CQ WW и именно на эту антенну удалось закрыть страну GJ - 640 км от меня).

http://dl2kq.de/ant/3-57.htm