Новое - это хорошо забытое старое
Уголок радиоконструктора |
Антенна UA1DZ имеет хорошую повторяемость если выполнить её правильно .На основе всех статей и опыта настройки удалось сделать полное описание конструкции. Очень часто, хочется иметь антенну одну, хорошую и на все диапазоны. При этом антенна ещё должна быть простой и не занимать много места. Утопия ? Конечно ! Но если ограничить диапазоны от 7 МГц и выше, то вырисовываются варианты. Одним из таких вариантов выступает антенна - штырь конструкции UA1DZ . Судя по размерам - никаких компромиссов. Четверть волны на сороковку, аж пол волны на двадцатку, пять восьмых на фифтын. Бери - повторяй- ставь нет проблем. Делать или нет - решать только Вам, я лишь опишу свой взгляд.
Почему её не стоит делать :
- потому что вы поставите 10 метровую палку, а качественно закроете только 3-4 диапазона
- прийдется потратить минимум один световой день на настройку прийдется возится с линиями согласования .
- после настройки всё равно останется чувство компромисса
- нужны изолированные противовесы . Заземлить не выйдет .
- изолятор в основании нужен с малой ёмкостью и приличным пробойным напряжением.
- для согласующего с приемлемым КПД нужен хороший кабель 75 Ом .
Почему её стоит делать :
- потому что на 14 мегагерц это полуволновый вертикальный диполь. Это пушка .
- потому что на 21 это почти пять восьмых , это пулемёт .
- потому что питается одним фидером.
- потому что не требует переключений и согласовалок с добротными катушками и КПЕ .
- потому что позволяет получить удовольствие в процессе настройки ( в перерывах между тем как хочется распилить всё на части)
Для успешного изготовления штыря UA1DZ понадобится :
- антенный анализатор для измерения параметров кабеля согласования и настройки антенны.
- коаксиальный кабель 75 ом хорошего качества (от 7 до 10 метров, в зависимости от коэффициента укорочения ).
- материал для изготовления выскоомной линии 450ом . Длинна линии - до метра .
- провода для противовесов , из расчёта минимум четырёх- пяти штук длинной 9,4 метра.
- изолятор или продуманный конструктив основания с маленькой ёмкостью. Это важно .
- полотно самого штыря. общая длинна 9,3 метра.
- оттяжки, фидер, герметик для гидроизоляции кабелей и прочяя мелочёвка.
Принципиальных проблем с ней действительно нет, антенна рабочая , но есть грабли. Постараюсь их осветить своим набитым опытом.
Сперва , ещё раз о конструкции антенны :
Длинна высокоомной линии обычно 500-800мм . Согласующие отрезки - ориентировочно 2,66 и 4,26 метра но могут значительно отличатся в зависимости от применяемого кабеля . Лучше самому промерять и пересчитать , тем более что это не сложно .
Антенна конструкции UA1DZ представляет из себя :
- вертикальный штырь высотой около 9,3 метра
- резонансные противовесы длинной около 9,4 метра
- линию согласования состаящую из выскоомной линии и двух отрезков коаксиального кабеля
-
в варианте есть ещё
костыльизлучатель на 28 мегагерц. О нём почему-то многие забывают, не забывая вспомнить никакую работу на десятке.
Первые грабли заключаются в том, что в сети представлено несколько различных вариантов антенны. Указываются различные длинны, частоты, марки кабелей и т.д. Человеку, который не проникся темой приходится выбирать варианты по принципу верю-не верю ,руководствуясь интуицией. Неразберихи придаёт ещё и первоначальная ошибка в публикации .В итоге берутся размеры которые больше всего понравились по наитию, делается попытка всё это настроить без уверенности в результате и размерах . Итог немного предсказуем . Специально для этого описываю , из практики изготовления нескольких антенн , по факту :
- Антенна работает на диапазонах : 7, 14, 21 мГц
- Антенна работает на 28 мГц ( с дополнительным излучателем) и кое-как греет луну ( без дополнительного излучателя ).
- Антенна абсолютно не работает на 1,8 3,5 10 и 24 мГц , последний, правда, можно ввести как open sleeve параллельно костылю на десятку.
- Антенна позволяет неплохо работать с тюнером на 18 мГц
Ещё одно заблуждение, которое гуляет из описания в описание - это то, что антенна рассчитана на сопротивление 75 Ом и на 50 это будет означать как минимум повышенный КСВ. Это не правда. Сопротивление фидера прекрасно настраивается и под выход 50 Ом. Как это сделать будет описано ниже.
Грабли вторые - ошибочное использование изолятора с большой ёмкостью . Тут логика очень простая. Самая изюминка данного штыря заключается в диапазоне 14 Мегагерц. Сам излучатель тут имеет малые углы и отличнейший КПД- потери в земле( противовесах ) практически отсутствуют. Загвоздка в том, что питается он с конца, где его сопротивление около 1,5 кило ома . Сопротивление ёмкости изолятора на этой частоте можно легко прикинуть, получится : 5 пФ = 1700 ом , 10 пФ = 980 ,Ом 20 пФ = 500 Ом . Делаем вывод - какой зря изолятор ставить нельзя - 10 пик уже зашунтирует антенну на опору. Кроме того важно понимать , что при ста ваттах на изоляторе будет напряжение под 400 вольт. Если есть желание вдуть туда киловатт , стоит понимать - напряжение будет за кило вольт.
Грабли третьи, самые распространённые - длинна, сопротивление согласующих линий и их качество. Сперва о качестве этих кабелей - оно должно быть максимально хорошим. Это не означает что добротный кабель нужен для мощегонства. Это означает, что на плохом кабеле антенна не будет работать вообще. Смысл в том, что КСВ в этой линии - огромно , малейшие потери и КПД стремится к нулю. КПД от мощности не зависит . При малой мощности Вас просто не услышат , а при большой кабель запросто пробьётся или отгорит.
Если говорить о качестве коаксиального кабеля - то тут два момента.
Первый момент - состояние и густота оплётки , не стоит боятся кабелей с оплёткой и фольги если он не будет сильно болтаться на ветру. Состояние оплётки гораздо важнее её густоты. Минимальное подозрение на окисление - кабель в топку ! В этом случае это уже не коаксиальный кабель - когда центральный провод окружён сплошным экраном. Это уже центральный провод и много дросселей по кругу , где каждый провод, каждый повив - уже сам по себе ! Оплётка должна быть без малейшего подозрения но окисел .
Второй момент имеет не меньшее значение - это качество диэлектрика , заполнителя . От этого зависит диэлектрические потери и пробивное напряжение .Самый нормальный из доступных диэлектрик у кабелей со вспененным заполнителем. Косвенным признаком качества заполнителя является коэффициент укорочения. Упрощённо можно сказать и так : чем меньше коэффициент укорочения, тем меньшие потери будут в кабеле. Если посмотреть в различные таблицы, мы увидим что этот показатель намного лучше у кабелей 75 Ом . Именно с этим связано применение кабелей 75 Ом в линии согласования . Однако, если у Вас есть в наличии кабель 50 Ом с малыми потерями ( и не обязательно сильным укорочением ) смело можете его ставить .
Из практики , достаточно найти оператора кабельного телевидения, который использует магистральный коаксиальный кабель. Толщина применяемого там кабеля - от 11 до 16 миллиметров. Оплётка - клеенная фольга +стальная оплетка. Центральная жила - обмеднённая, но отличнейшего качества . Потери в таком кабеле- ничтожно малы на наших частотах , а коэффициент укорочения может достигать 0,88 (!) у толстого кабеля . Монтажная бригада без проблем может поделится с вами обрезками такого кабеля . При обращении с таким кабелем особо обратите внимание на допустимый радиус изгиба - его нельзя резко изгибать, там очень вспененный заполнитель и довольно мощная центральная жила . Для соединения с оплёткой кабеля нужно применять либо стандартные накрутки F-типа соответствующего диаметра ( можно разжиться у тех же монтажников) либо бронзовые резьбовые переходы из сантехники, которые плотно накручиваются на плетение с фольгой. Ни в коем случае не стоит вплетать медные провода - в оплётку - будет гальванопара и контакт там пропадёт очень быстро. Отрезки проводов припаиваются к переходу ( F-ки или резьбы ) и только затем накручиваются на оплётку , если паять по месту - деформируется лёгкий заполнитель. Центральная жила паяется обычным образом. Как правило , такой кабель со встроенной несущей жилой.
Изготовление высокоомной линии проблем не вызывает никогда. Можно с успехом применять обычный гибкий провод в виниловой изоляции . Для сопротивления в 450 ом соотношение диаметров проводников и расстояния между их осями должно быть 23 . Если у Вас провод 2 миллиметра диаметром ( не сечением ! ) то расстояние между ними будет 46 мм. Главное в линии что бы она не перекручивалась без напряга механически держала согласовалки .
На фото пример того, как можно использовать латунные или бронзовые резьбы для надёжного соединения с оплёткой толстого кабеля в согласующее "под накрутку" .Сверху будет электрическая изоляция и герметик.
Для изготовления согласующих отрезков :
- Измерьте по факту коэффициент укорочения вашего кабеля антенным анализатором или другим способом.
- Скачайте программу apak-el , с его помощью подберите длинну кабелей на свой вариант кабеля.
- На длинный отрезок сделайте запас около 10-15 см для настройки
Теперь о том, что такое APAK и с чем его едят. Это программа для расчёта линий согласования. Взять её можно с сайта DL2KQ . Интерфейс очень простой. Вбиваем данные по трём позициям ( для каждого диапазона ) c активными и реактивными значениями. проставляем галочки которые отвечают за схему согласования. Для простоты можно скопировать то что показано на картинке .Приведённые значения на картинке - это сопротивление и реактивности голого штыря 9.3 метра с противовесами 9,4 на указанных частотах. Если есть желание поиграться со своим конструктивом GP, можно сделать это в MMANA и ввести активности реактивности частоты сюда. Всё прекрасно совпадает на практике.
Для выбора кабелей для разный линий нужно нажать на кнопку "линии" . Будет вот такое окошко :
Если в списке нет вашего кабеля, можно подогнать любой подобный под все ваши параметры ( коэффициент укорочения ) а затем выбрать его . Именно так вы будете уверены, что размеры отрезков будут именно под ваш кабель. У меня совпадало с точностью до сантиметра !
После этого находим общую оптимальную длинну, и точку оптимального согласования для всех введённых диапазонов ( вкладка "график" - доступна после обсчёта КСВ на основной вкладке "Таблица" ).
На фото - вариант развлечения для радиолюбителя . По оси Х - длинна коаксиальных отрезков .
Очень удобно поиграться длинной линий . Вы сразу поймёте, как настраивать эту антенну. В частности у меня по расчётам получились совершенно не авторские размеры . Расчёт полностью подтвердился практикой. Румянцев давал размеры под свой кабель, со своими параметрами. Из-за разности в кабелях и появились все споры о том что у кого-то работает у кого-то нет. Если вы потратите час на APAK , вы экономите минимум пол дня на крыше.
Настройка антенны самой антенны на крыше ведётся так :
- длинной высокоомной лесенки находится резонанс на 7 и 21 МГц . Этим мы как бы меняем длинну самого вибратора .
- длинной противовесов подбираем, что бы резонанс и на 7 и на 21 был в нужном месте . Влияние противовесов различно на этих диапазонах.
- слепым , длинным отрезком подбираем минимум КСВ на 14 МГц .Само полотно мы уже настроили на 7, так что на второй гармонике оно работать будет как полуволновое , наша задача теперь настроить согласование - что бы из ужаса в полтора килоома с реактивностью сделать 50 ом активного .
- отрезок от лестнички до тройника по возможности нужно делать точно по расчёту. Это самый неудобный элемент для подстройки. Но если минимум никак не получается. прийдется подстраивать и его .
Длинный слепой отрезок лучше всего свернуть в бухту . Колец на неё одевать не стоит. Кольца или любой другой конструктив запорного дросселя лучше одевать на сам фидер у тройника. Ни в коем случае не стоит путать длинный разомкнутый отрезок с ёмкостью. Это заблуждение. Легко убедится в этом - если попробовать заменить его двумя отрезками по половине , ничего работать не будет ! Поэтому если отрезали лишнего, добавлять нужно с конца, а не как не параллельно .
Если после описания вам ещё не расхотелось её делать - вперёд на крышу, лучше если это будет мокрый снег и ветер. День настройки Вам обеспечен . Особенно благоприятно делать антенну в мороз , при этом монтажки не выпадают из рук. После этого она будет особенно радовать вас лёгкими QSO в пайл-апах даже c LP по LP.