Простая и эффективная антенна с питанием "с конца".

[RJ3FF]

Очевидный факт, что питание проволочной ( и не только ) антенны с конечной точки очень удобно с конструктивной точки зрения. Нет ничего проще, чем просто кинуть с крыши, или даже с балкона, всего один провод , или поставить в огороде полуволновую "палку" на верхние ВЧ бенды и не думать ни о каких противовесах ...

Однако все предложенные ранее методы имеют ряд недостатков.
К примеру питание через КЗ шлейф сильно увеличивает габариты конструкции, ведь длина шлейфа составляет примерно четверть волны. Для антенны 160 метрового диапазона , согласитесь, разместить такой шлейф на крыше будет проблематично. А свешивать с крыши все 0,75 длины волны ( т.н. J-antenna) тоже не всегда удобно.
Но важнее тот факт, что такое питание заметно сужает рабочую полосу согласования.
У простого диполя она и без того не то, что бы широкая: 300 кГц на 80-ке, а тем более 200 кГц на 160-и не перекроет. Для любителей контестов это актуально.
Так же, такая согласующая петля, если её делать из обычной проволоки съедает до 0,4-0,5 дБ КПД . А уж, если применять обычную полёвку ( чего в принципе никому не посоветовал бы), потери в петле будут в разы больше.

Можно заменить такую петлю LC цепочкой, но тогда вышеупомянутые недостатки только усугубятся.

Совсем недавно нам с моим давним другом Андреем, RV3FF, удалось спроектировать и воплотить в жизнь вариант достаточно простой антенны с питанием "с конца", не имеющей вышеупомянутых недостатков.

Сначала была создана модель и продумана методика настройки, затем всё было воплощено "в железе" и обкатано в эфире на диапазоне 160 метров.
Вот модель: 160 RV3FF EF1.maa



Сама конструкция представляет собой одиночный прямой провод длиной около 60 метров, продолжением которого сверху является шлейф шириной примерно 10 см ( можно сделать и шире и уже - всё равно настраивать потом) и длиной 13 м. 85 см. Итого, около 74 метров в длину . Для 160 не так уж и много. Свесили с крыши 16-и этажного дома под углом примерно 45 градусов.

Увы, рисовать не умею, поэтому в качестве иллюстрации выкладываю рисунок из MMAN`ы. Сам длинный провод ( на рисунке выделен жирным ) не поместился весь, а шлейф пришлось нарисовать намного шире, чем на самом деле - иначе видно не будет.





Питающий кабель подключается к верней части шлейфа через согласующий конденсатор ( последовательно) около 1000 пФ. Качественный запорный дроссель обязателен.
В нижнюю перемычку шлейфа также включён конденсатор около 400 пФ ( на рисунке можно разглядеть "крестик"). Его удобно выполнить в виде разомкнутого на конце отрезка кабеля ( для простого РК50 получается около 4 метров). Кабель мы прихватили пластиковыми стяжками к одному из проводов шлейфа. Удобно это потому, что при настройке его можно просто "кусать".

О свойствах этой антенны и о том , как её настраивать напишу в следующих постах, а прежде , чем сделать перерыв, размещу фото панели анализатора с графиком КСВ, который мы получили в итоге.

[R4PAB]

типа Цеппелин?

[RJ3FF]

Типа Цеппелин, это то, что я раскритиковал в начале поста.

[R4PAB]

настроечный шлейф не излучает?

[RJ3FF]

Верно, не излучает и не принимает всякую дрянь со стены дома, особенно, если отодвинуть от дома с саму точку питания. Только не стоит называть его настроечным : в процессе настройки его конструктив не меняется.

[UA0OAG]

Хорошая антенна. Полуволновый излучатель с хитрой запиткой. Но шлейф входит в его общую длину и конечно будет излучать. Полоса согласования офигенная. Отличная работа, молодцы, придумали же. Но и конечно высота, 50 метров помогает. Попробовал её виртуально "натянуть" между двумя пятиэтажками на высоте 15 метров. Емкости изменились в обратном соотношении, а полоса пришла в "норму"

[UA4ALT]

У меня натянута LW с 5-ти на 9-этажку примерно 75 метров. Интересно, возможно ли её трансформировать в антенну вашего типа? Т.е. запитка снизу. Перепад высот 15 -> 30 м. и расстояние между домами 65 м.

[RJ3FF]

шлейф входит в его общую длину и конечно будет излучать.

Сам факт, что шлейф является коллинеарным продолжением излучающего полотна вовсе не говорит о том, что он излучает. Если посмотреть внимательнее, увидим, что в проводах шлейфа текут довольно большие противофазные токи практически ( до 95 процентов и более , смотрел только наглазок) одинаковой величины. В модели можно "изломать " конструкцию - пустить шлейф , к примеру , под углом 90 градусов к полотну. ДН и поляризационная характеристика при этом не изменятся. Это так же свидетельствует об отсутствии излучения шлейфа.

Если хотите убить его излучение совсем наглухо , сделайте пару-тройку перехлёстов и мнус 40 дБ гарантировано

о и конечно высота, 50 метров помогает. Попробовал её виртуально "натянуть" между двумя пятиэтажками на высоте 15 метров. Емкости изменились в обратном соотношении, а полоса пришла в "норму"

Согласен, не все живут в шестнадцатиэтажках. Но на 160 ни за что не стал бы вешать горизонтально - кому нужна такая "зенитка", да ещё и с потерями : земля в ближней зоне. Перемасштабируйте на 40 м., к примеру, и всё вернётся в настоящую норму

[RJ3FF]

Интересно, возможно ли её трансформировать в антенну вашего типа? Т.е. запитка снизу.

Конечно, можно. Надо будет только настроить. Сейчас буду писать о том, как это правильно делается.

[R4PAB]

наверное, в случае питания "с низу" на даль похуже работать будет. а так типа слопера

[RJ3FF]

Как и обещал, пишу дальше ..

Если посмотреть на графики зависимости активного (R) и реактивного сопротивления (jX) от частоты, увидим. что они соответствуют очень сильно нагруженному ( за счёт излучения) параллельному контуру, последовательно с которым включена индуктивность. Именно её мы и компенсируем "верхней" ёмкостью, той, что в точке питания, последовательно с ЦЖ кабеля.



Расчётный график КСВ получается примерно такой:




Саму антенну можно выполнить на любой диапазон - все длины пропорционально делаем меньше, не трогаем только ширину шлейфа ( она мало на что влияет), величины обеих емкостей так же пропорционально уменьшаем.

Вешать тоже можно почти как угодно - только не надо слишком низко горизонтально , или близко к стене здания ( прямо с крыши под углами острее 30 градусов). Сам шлейф "уводит" полотно от стены и других поверхностей.

Но придётся настраивать, т.к. никакая доступная простым смертным модель не может учесть все детали окружения.

Снова вернёмся к графику. Мы видим "горб" кривой R и "змейку" кривой jX.

Наша задача:

а) поместить горб в центр рабочего диапазона
б) сделать высоту горба такой, чтобы получить нужную ширину полосы:
В нашем случае она выбрана равной примерно 60 Ом в максимуме, чтобы и в центре КСВ был поменьше, и по краям R не было слишком мало. Можно выбрать и 70 Ом , тогда в центре КСВ подрастёт. а по краям станет получше.
в) сделать так, чтобы "змейка" реактивки (jX) вилась вокруг нуля Ом.


Антенна имеет три "органа настройки":

1) положение горба на оси частот регулируем длиной одиночного провода ( что идёт от шлейфа вниз)
2) высоту горба регулируем ёмкостью в нижней части шлейфа - чем меньше эта ёмкость, тем больше R
3) Реактивку приближаем к нулю ёмкостью в точке питания - если она получилась сплошь отрицательная, увеличиваем ёмкость ( или, в совсем "тяжёлом случае" заменяем её на индуктивность). Если реактивка сплошь положительная, уменьшаем ёмкость.

Рекомендую выполнять шаги настройки именно в этом порядке, чтобы нас не сбило с толку небольшое взаимное влияние "органов" друг на друга.


Давайте разберём на примере. Допустим , в ваших условиях получился вот такой график:



Горб где-то внизу по частоте ( 1750 ), высота горба маловата ( 40 Ом ), а реактивка бултыхается где-то в отрицательной зоне.

Вывод :
- провод надо укоротить
- ёмкость внизу ( в дальней точке шлейфа) надо уменьшить
- ёмкость в точке питания надо увеличить.

Сделаем это пошагово:

- уменьшаем длину провода на 4 метра - горб встаёт на место ( 1860)



- высота горба маловата - уменьшаем ёмкость внизу на 100 пФ и горб вырастает до 60 Ом




- Реактивка в минусах - увеличиваем ёмкость в точке питания на 200 Пф и ... получаем нужный нам график.


Естественно, настройку невозможно произвести, глядя только на график КСВ. Поэтому нужно смотреть на мониторе ( если анализатор позволяет) именно графики R и jX.
Если прибор не позволяет строить графики придётся строить самим по точкам.

Прибор подключаем только непосредственно к клеммам антенны, или через полуволновой повторитель с серьёзным запорным дросселем. Эта антенна без дросселя не заработает толком . О нашем опыте настройки и возни с дросселем напишу попозже.

Лучше всего из доступных приборов использовать rigexpert`овские. Мы пользовались самым дешёвым АА30.
Увы, популярный и недорогой АА330 безбожно издевается над реактивкой ( обнуляет, путает знак) , поэтому, если нет другой возможности, придётся домысливать его выкрутасы в уме. MFJ вроде бы измеряет что-то, но игнорирует знак реактивки ... - тоже не удобно.

[RJ3FF]

в случае питания "с низу" на даль похуже работать будет

Уверен, что Вы не правы.
Чем выше излучающая часть над землёй, тем лучше "на даль".

[R4PAB]

пучность напряжения при питании "с низа" тогда будет ближе к земле, а при питании "с верха", как у вас, дальше от земли - это +
вроде так?

[US7IGN]

и как в эфире работает?

[UA4WI]

и как в эфире работает?

...всё в этом мире относительно, особенно . если летом сравнивать на 160 м
...но всегда можно глянуть, подсмотреть (см вложение)
...IARU от 8 июля
...смотреть RV3FF

с уважением, Алексей