Походная антенна
12.06.2016 15:59| Повышение квалификации |
В поле я обычно работаю на 14 МГц, поэтому и антенна создавалась с приоритетом на этом диапазоне. Большое внимание было уделено минимальному весу, простоте и универсальности антенны. Представленные графики КСВ замерены прибором АА-520.
Конструкция состоит из нескольких элементов, комбинацией которых можно создать различные типы антенн для работы в разных условиях. В их числе: полуволновой и волновой вибратор с короткозамкнутым четвертьволновым шлейфом, двухэлементная антенна с рефлектором, четвертьволновой вертикал и многодиапазонный диполь с питанием по двухпроводной линии.
Общая конструкция состоит из следующих 10 элементов:
- Короткозамкнутый шлейф из кабеля КАТВ длиной 0,27м.
- Двухрядный разъем типа РП10-15 длиной электрической части 50мм.
- Двухпроводный шлейф из кабеля КАТВ длиной 3,94м.
- Элемент из провода типа МГШВ 0,35 длиной 9,84м с гнездом посередине.
- Элемент из провода типа МГШВ 0,35 длиной 4,95м.
- Элемент из провода типа МГШВ 0,35 длиной 4,81м.
- Элемент из провода типа МГШВ 0,35 длиной 0,7м.
- Элемент из провода типа МГШВ 0,35 длиной 0,43м.
- Коаксиальный кабель 50Ом длиной 1м с ферритовыми защелками.
- Симметричное согласующее устройство.
Рассмотрим подробнее каждый тип антенн.
Полуволновой вибратор с короткозамкнутым четвертьволновым шлейфом.
Это классическая J-образная антенна на диапазон 20м.
Состоит из элементов: 1, 2, 3, 4, 9.
Разъем служит для точной подстройки согласования антенны. С одной стороны к нему подключается короткозамкнутый шлейф, с другой – шлейф питания, в гнезда разъема – кабель. Переключая вилку в гребенке разъема, добиваются лучшего КСВ.
Конструктивные особенности понятны из следующих фотографий.
Питание вибратора через короткозамкнутый шлейф позволяет избавиться от противовеса, вокруг которого не стихают споры при использовании других типов согласования (Г- звено, контур по Фуксу, трансформатор), а так же делает антенну защищенной от статического электричества. Недостатком является однодиапазонность антенны.
Длина элементов указана от конца разъема до противоположного конца без учета петли для карабина. На каждую петлю дополнительно требуется 12см провода, так что длина провода каждого элемента больше указанной на 24см.
Первоначально предполагалось в качестве линии питания использовать кабель ТРП. Были сделаны все замеры, но из-за низкой прочности кабеля решено было отказаться от его использования. Для тех, кто не сможет найти КАТВ, даю замеры линии при использовании кабеля ТРП 2х0,5 в полиэтиленовой изоляции. Общая длина 4,27м, расстояние до точки запитки 0,23м. Для кабеля 2х0,4 или при использовании кабеля с виниловой изоляции, возможно, придется изменить размеры. Аналогично для кабеля MFJ18H100.
При вертикальном расположении вибратора антенна приобретает свойства GP, при наклоне увеличивается доля излучения под большими углами к горизонту. От расположения шлейфа питания параметры антенны не меняются, поскольку линия не излучает. Двухпроводную линию рекомендуется располагать к проводящим поверхностям на расстоянии не ближе 5 величин между проводами. Практически при использовании кабеля КАТВ достаточно его просто положить на траву.
Диаграмма и параметры вертикального вибратора.
Диаграмма вибратора с наклоном 60 ̊.
Диаграмма вибратора с наклоном 45 ̊.
Замеренное значение КСВ.
Волновой вибратор с короткозамкнутым четвертьволновым шлейфом.
Во многом похожа на предыдущую антенну. Состоит из элементов: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9.
Диаграмма вертикального вибратора.
Диаграмма вибратора с наклоном 60 ̊.
Диаграмма вибратора с наклоном 45 ̊.
Диаграмма вибратора с наклоном 30 ̊.
Обратите внимание на возросшее усиление антенны и сужение частотной полосы.
Замеренное КСВ.
Направленная 2-х элементная антенна.
Состоит из полуволнового вибратора (1, 2, 3, 4, 9) и рефлектора (5, 6, 7).
Диаграмма.
Найти подходящее дерево, что бы повесить антенну вертикально очень сложно, так как для нормального размещения вибраторов под верхней точкой подвеса не должно быть веток. Поэтому чаще всего антенну придется вешать под некоторым углом. При наклоне плоскости антенны на 30 ̊ от вертикали диаграмма немного смещается в противоположную от наклона сторону.
КСВ настраивается регулировкой расстояния нижней точки рефлектора от вибратора.
Четвертьволновой вертикал.
Этот вариант рассматривается как компромиссный при установке антенны на ограниченном пространстве, например на скальном выступе, в лодке, при работе на ходу.
Вариант с двумя противоположными противовесами состоит из вертикального вибратора 5, подключенного к центральной жиле кабеля 9, и противовеса 4, подключенного в средней точке к оплетке кабеля.
Параметры антенны очень сильно зависят от высоты подвеса противовесов и токопроводности земли. При изменении высоты от 20 до 40см резонанс сильно смещается, а при укладке противовесов на сырую землю, вообще уходит далеко за диапазон. Поэтому возможно придется настраивать резонанс расположением противовесов.
График КСВ при высоте точки запитки антенны 1м и снижении противовесов до 20см над землей.
Если нет возможности разместить два противовеса, то он заменяется на элемент 6.
КСВ при высоте точки запитки 1м, противовес снижается до 40см.
Многодиапазонный диполь.
Это известный вариант классического диполя, состоящий из элементов 4 и 5+6, запитанный линией 3 через согласующее устройство 10. Небольшая разница длины элементов не сильно влияет на работу антенны. Диполь может быть подвешен горизонтально, наклонно или вертикально в зависимости от местных условий и необходимой диаграммы направленности.
В качестве согласующего устройства можно применять любые схемы, обеспечивающие работу на симметричную двухпроводную линию. Я применяю схему Z-match, которая обеспечивает согласование с приемлемым КСВ по диапазонам. Конечно это не самый лучший вариант СУ, к тому же, собранный на элементах с посредственной добротностью, но малый вес и габариты важнее.
Конструктивные особенности.
Элементы антенны выполнены из провода МГШВ-0,35. Шелковая нить существенно прибавляет прочности. Вытягиваться провод начинает при нагрузке 10кг, затем он обрывается. Конечно, можно применять более толстый и прочный провод, но это прибавляет массы и объем в сложенном виде. Как показывает практика, такого провода вполне достаточно для полевой работы. В качестве разъемов для подключения элементов друг к другу используются гнезда и штырьки от разъема РП10-15.
Заброска верхнего конца антенны на дерево возможна двумя способами. Первый - используя оттяжку длиной не менее 20м, так чтобы груз перелетел через ветку и свесился до земли. Далее оттяжкой вытягивают антенну на рабочую высоту. В качестве оттяжки хорошо зарекомендовал себя полимерный шнур для развешивания белья. Он мягкий, прочный, скользкий, не путается как леска. Из-за его скользкости надо уделять особое внимание на завязывание узлов. Рекомендую применять ткацкий узел, встречный, восьмерку. Можно использовать заброску небольшого груза с помощью рогатки, так, чтобы после намеченной ветки груз пролетел еще столько же и при падении не повис на ветках.
Второй способ заключается в привязывании к концу элемента груза через короткий отрезок прочной нитки. В качестве груза можно использовать подходящую корягу. Такой якорь наверняка запутается в ветках и вниз разумным усилием не сбросится. Чтобы не оборвать элементы антенны при сворачивании, нитка между грузом и антенной должна выдерживать нагрузку в два раза меньше разрывной нагрузки элементов, и в то же время не обрываться при натяжении антенны. Я использую капроновую нить с разрывом 4,5кг. В основном я использую этот способ как самый простой и быстрый.
Для компенсации раскачивания веток под ветром на противоположном конце антенны используется резиновый демпфер. В его качестве может быть двойная круглая шляпная резинка. При использовании J-образки, резинка цепляется к двухпроводной линии на расстоянии около 1м от нижней точки запитки и крепится к колышку, веткам, камню или рюкзаку. При этом точка подключения кабеля не нагружена.
Элементы друг к другу крепятся с помощью пластиковых карабинов. Это слегка доработанная фурнитура для сумок.
Для предотвращения спутывания проводов элементов и удобства при разворачивании антенны необходимо использовать мотовильце, на нем же установлен разъем. Мотовильце выполнено из поликарбоната, в отличие от оргстекла оно не ломается при ударах. Оттяжку и двухпроводную линию можно просто смотать в бухточку, они не путаются. Для утяжки бухточек следует применять ленту-липучку. Различные элементы антенны лучше выполнять из провода разного цвета. В конструкции элементов широко используется термоусадочная трубка.
Изолента используется для фиксации колен мачты. Мачта устанавливается с помощью алюминиевого уголка, привязывая ее метровыми отрезками круглой прочной резинки. Ими же можно закрепить мачту к кусту или другой опоре. Удобнее в транспортировке мачта длиной 60см в сложенном виде. Если найти такую удочку не получается, ее можно изготовить самостоятельно из обычного удилища 1,2м, распилив каждое колено пополам и укрепив срезы лентой с эпоксидкой. Кусок припоя с флюсом можно применять для ремонта элементов. Спаиваемые провода обматываются несколькими витками припоя и нагреваются пламенем зажигалки.
Для удобства транспортировки и обеспечения сохранности комплекта применяется тканевый чехол.
Вес всего комплекта с мачтой 5,7м составляет 1,3кг, сокращенный вариант без тюнера, мачты и оттяжек – 570г.