Ёмкостные нагрузки вместо трапов

[4Z5LF]

В форуме QRZ.RU по антеннам КВ в рамках темы "Как излучает антенна?" http://forum.qrz.ru/thread35799.html я описал свою домашнюю антенну (=50). Владимир UA4HAZ любезно промоделировал мою антенну на MMANA, и дал хороший совет: ввести в месте пучности напряжения в горизонтальной части антенны на диапазоне 20м ёмкостную нагрузку (ЕН) в виде отрезка провода длиной 1м, перпендикулярного полотну (=52). В результате КСВ в питающем кабеле на диапазонах 40 и 20м уменьшился до значения <2. Я решил развить эту идею, и попробовал на базе своей антенны построить на MMANA модель антенны с КСВ<2 на трёх диапазонах: 40, 20 и 15м, применяя ЕН вместо трапов.
Первый шаг: настройка антенны на частоту 40-метрового диапазона подбором длины концевой ЕН. В верхней части рисунка показано распределение тока в горизонтальном плече антенны. На 7,08МГц (частота "круглого стола"4Х) в 75-омном кабеле КСВ=1,6. Все размеры в метрах.

Второй шаг: настройка антенны на частоты 20 и 40-метрового диапазонов введением ЕН в пучность напряжения на 20м и подбором длин обеих ЕН. На 7,08МГц КСВ=1,6, на 14,1МГц (я работаю в основном дигитальными модами) КСВ=1,5.

Третий шаг: настройка антенны на частоты 15, 20 и 40-метрового диапазонов введением двух дополнительных ЕН в пучности напряжения на 15м и подбором длин всех четырёх ЕН. На 7,08МГц КСВ=1,7, на 14,1МГц КСВ=1,8, на 21,1МГц КСВ=1,9.

На последнем рисунке схематически показано расположение моего дома (высота конька крыши 4м) и изолирующих оттяжек для фиксации концов ЕН.
Введение ещё двух ЕН для настройки антенны на частоту 10-метрового диапазона не имеет смысла, так как это усложнит конструкцию и настройку антенны. В конце концов, можно удовлетвориться работой антенны с высоким КСВ и потерями около 30% мощности в кабеле или сделать на 10м полуволновый вертикал, питаемый с нижнего конца отдельным кабелем, используя одну из 8-метровых стоек в качестве опоры и противовеса.
Надо сказать, что реально я не собираюсь что-либо делать со своей антенной по причине дряхлости организма (возраст 80). Антенну мне поставили друзья-радиолюбители, но просить их потратить как минимум целый день своего драгоценного времени на переделку и настройку моей антенны я не могу. Сейчас потери мощности в 7-метровом кабеле за счёт рассогласования составляют около 20% на 20м и около 50% на 15м. Потери в кабеле на 40м диапазоне значительно меньше, но зато больше потери в ближней зоне. Терпимо :-)

[UA4HAZ]

Здравствуйте, Юрий. Хочу на всякий случай немного пояснить, во избежание эксцессов - хотя вариант с подключением кусочка провода в точке пучности напряжения я и "обнаружил" самостоятельно, но приём этот не новый. В частности, уже потом я прочитал на форуме - такое решение ещё раньше предлагал Николай UR0GT (SK...). Это особенно удобно именно для двухдиапазонных антенн, с кратными частотами, так как настройка получается очень простой. Очень хорошо, что Вам удалось найти вариант для 3-х диапазонов. Жаль, конечно, что пока не удалось воплотить "в железе". Может быть, всё-таки попросите друзей помочь, не так уж там много работы. Иначе что же это за друзья... По крайней мере я никогда не отказывался помочь кому-то с установкой антенны. Желаю успехов и здоровья!
P.S. Мне кажется только, что неправильно называть эти отрезки провода "трапами" - у них другое назначение, а именно - сдвигать немного резонанс на одном диапазоне, не затрагивая другой.

[4Z5LF]

Здравствуйте, Владимир! Ну конечно, этот приём с ЕН не новый. На каком-то из промышленно выпускаемых многодиапазонных укороченных вертикалов (кажется, Gap "Titan") торчат такие штырки. И трапами я ЕН не называл, я написал в заголовке, что они "вместо трапов". В своё время я сделал себе несколько многодиапазонных антенн с трапами в виде параллельных LC контуров (включая WARC диапазоны), и хорошо почувствовал их недостатки.
Ребят я беспокоить не буду, потому что не слишком рвусь что-то переделывать. Я давно уже перегорел как радиолюбитель (больше 60 лет стажа), и провожу только дигитальные связи, в основном ROS, а они не требуют ни большой мощности, ни эффективных антенн, ни даже навороченных TRX. Всё делает компьютер )). Так что это просто игра на MMANA для собственного развлечения. ))

[RX4CD]

Интересно. А ведь можно такой способ подгонки резонанса применить и в несимметричном вибраторе, например как у меня (38,2м.+4м.). По расчетам он должен работать от 40-ки выше. Реально получилось так, что на 40-ке он вообще не хочет резонировать (КСВ больше 3-х). Более-менее работает на 20,15,10м.(КСВ меньше 2-х). На 17м и 12м КСВ чуть больше 2-х. Если в длинном плече вибратора (38,2м.) в пучностях напряжения применить ЕН, то я думаю толк будет. Только как правильно расчитать место включения ЕН и длинну проводников?
Сравнивал его работу на диапазоне 20м на трассах от 3-х до 6 т.км с антенной Дельта (монобэнд 20м.), расположенной рядом , на крыше, только чуть ниже. Вибратор выигрывает от 1 до 3 баллов. Хотя у Дельты КСВ намного лучше - 1,2.

[4Z5LF]

Точку припайки ЕН к проводу диполя найти очень просто: посмотрите по диаграмме распределения тока на модели антенны в MMANA, в какое место провода пришёлся минимум тока. Это можно определить прямо на экране монитора с помощью линейки. Большой точности не требуется, всё равно придётся на практике немножко подвигать эту точку туда-сюда по минимуму КСВ. Длину ЕН можно для начала взять наугад любую, например 1 метр. Включаете на MMANA оптимизацию по длине ЕН, и она сама находит нужную. Потом подгоните "по живому" на реальной антенне.
Если не резонирует на самом низкочастотном диапазоне, то нужно ввести концевую ЕН (как у меня на модели для 40м). Может быть нужно укоротить диполь и потом ввести ЕН, это надо проиграть на MMANA.

[RZ9CJ]

Интересно.

Что бы снизить КСВ на 40 м в ОЦФ 4+38,2 м -
поставтьте конденсатор 350 пФ на дальнем конце -
10,2 м от конца.
350 пФ - это примерно - чуть больше,чуть меньше.
При этом КСВ на других диапазонах изменится.
Моделировщик показал незначительное изменение на всех
диапазонах и на 18 МГц - заметное увеличение.

В качестве конденсатора можно взять кусок коаксиального кабеля
и подрезанием его -т.е. изменением емкости - добиться нужного КСВ по диапазонам.

[RW4HFN]

можно такой способ подгонки резонанса применить и в несимметричном вибраторе

Можно и в GP...

[4Z5LF]

Моделирование на MMANA наглядно показывает преимущества ЕН по сравнению с удлиняющей катушкой в случае укороченных антенн. На верхнем рисунке показана эпюра тока полноразмерного полуволнового диполя с симметричным питанием. На среднем рисунке в том же масштабе показан укороченный диполь. Введением ЕН и смещением точки питания ближе к краю диполя можно полностью восстановить первоначальное входное сопротивление диполя и скомпенсировать реактивность. На нижнем рисунке эпюры тока наложены друг на друга с сохранением масштаба. Видно, что потеря площади под эпюрой тока полноразмерного диполя - ΔА значительно перекрывается прибавкой площади +ΔВ от действия ЕН. Возможно, что при этом от роста тока в реальной антенне растут и потери мощности в ней, но в любом случае они меньше, чем потери в удлиняющей катушке, которая к тому же не вносит никакого вклада в сопротивление излучения.



Для RW4HFN
Добавлено через 12 минут
Действительно КВ хорошо работают (УКВ я не смотрел), но желательно обойтись асимметричным вертикалом с концевой ЕН без радиалов

[4Z5LF]

Предлагаю посмотреть на MMANA модель многодиапазонного диполя на 40-20-15-10 метров. Вы можете сами убедиться, насколько такая антенна проще в изготовлении и настройке, чем диполь на те же диапазоны с трапами. На всех четырёх диапазонах КСВ<2. Характеристики антенны некритичны к длине проводов ЕН и месту их расположения на полотне. Все ЕН выбраны одинаковой длины для удобства изготовления. Можно заменить их крестовинами из четырёх тонких штырей длиной 0,25 - 0,5 метра. Обратите внимание, что сохраняется полная длина полуволнового диполя на 40м, т.е. его эффективность не уменьшается, как в случае с трапами.

[RA3E]

Здр!
Юрий очень интересный вариант, но идет изменения подключения кабеля, на 7,05
своё, а на всех остальных зависит от сегмента подключения, где оно(расстояние) и меняется!Какое решение рекомендуете!

[4Z5LF]

Ответ RA3EK
Нет, точка подключения кабеля к антенне одна для всех диапазонов. В модели я делал отступ источника от края диполя в сегментах только для простоты моделирования. А на практике она выбирается произвольно в зависимости от удобства прокладки кабеля, но не слишком близко к краю диполя, чтобы ЕН были разумной длины.

[RW4HFN]

Предлагаю посмотреть на MMANA модель многодиапазонного диполя на 40-20-15-10 метров

Дык... ЕН не подключены к полотну антенны...

[4Z5LF]

ЕН не подключены к полотну антенны

Подключены и работают. Но Вы правы, их можно и не подключать. Они стоят в пучностях напряжения, потребляют малый ток, и могут быть изолированы от полотна. Спасибо, это хорошая подсказка для тех, кто захочет спроектировать и построить такую антенну.
Вот модель с изолированными ЕН:
40-10м с ЕН
*
7.05
***Wires***
6
0.0, 0.0, 0.0, 20.78, 0.0, 0.0, 8.000e-04, -1
10.3, 0.0, 0.1, 10.3, 0.0, 3.0, 8.000e-04, -1
6.8, 0.0, 0.1, 6.8, 0.0, 3.0, 8.000e-04, -1
13.8, 0.0, 0.1, 13.8, 0.0, 3.0, 8.000e-04, -1
5.2, 0.0, 0.1, 5.2, 0.0, 3.0, 8.000e-04, -1
15.6, 0.0, 0.1, 15.6, 0.0, 3.0, 8.000e-04, -1
***Source***
1, 1
w1b15, 0.0, 1.0
***Load***
0, 1
***Segmentation***
800, 80, 2.0, 1
***G/H/M/R/AzEl/X***
0, 0.0, 0, 75.0, 120, 60, 0.0
###Comment###
Mod by Юрий Басин, 4Z5LF 15.10.2012 8:57:21
Created by Юрий Басин, 4Z5LF 14.10.2012 11:44:45
*
14.15
***Wires***
0
***Source***
0, 1
***Load***
0, 1
***Segmentation***
800, 80, 2.0, 1
***G/H/M/R/AzEl/X***
0, 0.0, 0, 50.0, 120, 60, 0.0
###Comment###
Created by Юрий Басин, 4Z5LF 15.10.2012 8:49:38

Добавлено через 40 минут
Пример подвески антенны на изолирующих канатиках. Поскольку параметры антенны некритичны к длине проводов ЕН, можно сделать их разной длины, а подвеску сделать близкой по форме к "цепной линии".


Добавлено через 1 час 44 минуты
Вы были правы!! Они не были подключены, это моя лажа. Но я попробовал сделать всё как надо, с разбиением полотна на соединённые друг с другом отрезки, и помоделировать "правильную" антенну. И оказалось, что с контактным подключением ЕН к полотну антенны в принципе ничего не меняется, только параметры немного уходят. Так что в реальной антенне практичнее будет изолировать ЕН от полотна. Лучше всего сделать ЕН в виде "ежей" из радиально расходящихся тонких штырей с возможностью двигать их вдоль полотна.

[UA4HAZ]

А точка питания всё-таки "уползает" - на каждом диапазоне своя, видимо, из-за разной сегментации. Надо разбить полотно на отдельные отрезки, и фиксировать точку питания. И ЕН лучше соединять с полотном - ведь не на всех диапазонах они попадают в пучность напряжения, их влияние начинает зависеть от ёмкости между ЕН и полотном.

[R3MO]

Возможно, что при этом от роста тока в реальной антенне растут и потери мощности в ней

Вот именно. Тем более надо сравнивать не интегралы токов, а интегралы квадратов токов. При одинаковой подводимой мощности оммические потери будут выше там, где он (интеграл) больше.