Главная » 2017 » Октябрь » 16 » Укороченная многодиапазонная антенна G7FEK
19:08
Укороченная многодиапазонная антенна G7FEK

Английскому радиолюбителю G7FEK — удалось добиться эффективной работы антенны даже в диапазоне 80 м. Многодиапазонная антенна длиной всего лишь 14,2 м была разработана для установки на небольшом садовом участке. При использовании хорошей системы заземления в этом диапазоне ее входной импеданс составляет около 25 Ом, а в диапазонах 40 м, 30 м, 17 м, 15 м и 12 м он близок к 50 Ом. Несколько усложнив конструкцию, можно добиться отличного согласования антенны с коаксиальным кабелем и в диапазоне 20 м.

Первый вариант антенны был разработан в 1988 г., прототипом послужила простая антенна Маркони — ненаправленный вертикальный проволочный излучатель, работающий в диапазоне 80 м. Основная идея конструкции — использование двух четвертьволновых Г-образных излучателя, расположенных недалеко друг от друга, но имеющих минимальную взаимную связь вследствие того, что они настроены на разные частоты. Примерно такой же принцип используется, например, в многодиапазонных дипольных антеннах — т.н. fun-диполях, получивших свое название, по-видимому, по сходству с лопастями вентилятора. Но в антеннах с концевым возбуждением (например, четвертьволновых вертикалах) этот принцип практически никогда не использовался.

Антенна G7FEK имеет довольно пологий угол излучения (30-40°) на всех любительских диапазонах, за исключением 30-метрового. В этом диапазоне антенна представляет собой полноразмерный горизонтальный диполь.

При тщательном соблюдении всех конструктивных требований правильно настроенная антенна может работать без антенного тюнера в диапазонах 40 м, 30 м, 17 м и 15 м. В пределах любительских диапазонов 3,5—28 МГц сопротивление излучения составляет 25—200 Ом, что обеспечивает эффективность излучения даже при использовании самых простых систем заземления. В отличие от антенн Windom и G5RV, настройка антенны G7FEK в резонанс на основных диапазонах осуществляется независимо.

Конструкция антенны G7FEK показана выше на рис.1, она была изготовлена из остатков антенны G5RV, а потому она и внешне напоминает эту антенну, правда, меньшего размера. 

Если кто-то из радиолюбителей уже пытался использовать антенну G5RV на маленьком загородном участке, то он отлично знает, что качество ее работы в диапазоне 80 м далеко от идеала, а укороченная антенна G5RV вообще совершенно бесполезна при работе с DX в этом диапазоне. В то же время, антенна G7FEK не уступает по эффективности полноразмерной антенне диапазона 80 м, установленной на такой же высоте.

Антенна G7FEK состоит из вертикальной двухпроводной линии длиной 7,3 м, нижние концы которой соединены между собой, к верхним подключены горизонтально подвешенные проводники длиной 11,6 и 2,4 метров. Фактически, антенна представляет собой два Г-образных излучателя.

В диапазоне 80 м используется левый (по рис.1) излучатель, который в этом диапазоне является четвертьволновым. Его длина оптимизирована для получения резонанса на частоте около 3,7 МГц, т.е. в телефонном участке диапазона. Второй Г-образный излучатель, образованный проводниками длиной 7,3 и 2,4 м и располагающийся правее излучателя 80-метрового диапазона (по рис.1), в этом диапазоне имеет высокий входной импеданс и не оказывает заметного влияния на параметры антенны.

При использовании антенны в диапазоне 40 м уже Г образный излучатель 80-метрового диапазона имеет высокий импеданс, а расположенный правее излучатель является четвертьволновым, и его резонансная частота составляет около 7,1 МГц.

В диапазоне 30 м горизонтальная часть антенны работает как диполь, возбуждаемый четвертьволновым трансформатором, в роли которого выступает вертикальная часть антенны.

В диапазоне 20 м обе Г-образные части имеют высокий входной импеданс, и обеспечить хорошее согласование с кабелем можно лишь подключив к точке питания дополнительный проволочный четвертьволновый излучатель длиной 5,1 м.

В диапазоне 17 м излучатель 80-метрового диапазона имеет длину волны равной 5/4, что обеспечивает низкий входной импеданс антенны и возможность ее хорошего согласования с коаксиальным кабелем.

В диапазоне 15 м двухпроводная линия является полуволновым повторителем и обеспечивает хорошее согласование с излучателем диапазона 7 МГц.

В диапазоне 12 м резонансная частота антенны составляет немногим более 25 МГц, но входной импеданс имеет значительную реактивность, поэтому для согласования с передатчиком обязательно требуется антенный тюнер.

В диапазоне 10 м входной импеданс антенны очень велик, поэтому ее можно использовать лишь как вспомогательную. Согласование трансивера с антенной может обеспечить только антенный тюнер. Кроме того, для повышения эффективности излучения следует применять высококачественный фидер с низкими потерями на частотах диапазона 10 м.

Антенна G7FEK не является диполем «в чистом виде», поэтому не следует устанавливать ее в виде «перевернутого V», т.к. такая конфигурация приведет к значительному ухудшению параметров антенны.

Горизонтальное полотно антенны закрепляется на опорных мачтах, которые могут быть металлическими, но следует избегать установки такой мачты в непосредственной близости от двухпроводной линии. Если все же необходимо закрепить линию, то следует воспользоваться диэлектрической мачтой.

Волновое сопротивление открытой линии не имеет значения, но расстояние между ее проводниками должно быть не менее 20 мм. И это действительно так, ибо открытая линия, установленная в вертикальной части антенны, используется именно как часть данной антенны, а не выполняет функции фидера. Следовательно, волновое сопротивление линии не является критичным. Антенна отлично работает даже с 450-омной открытой линией.

Соединенные вместе нижние выводы открытой линии подключаются к центральной жиле 50-омного коаксиального кабеля, а противовесы или система заземления — к оплетке кабеля. 

Минимальное требование к противовесу (резонансному радиалу, поднятому на некоторую высоту) — один изолированный провод длинои 19,8 м, проложенный под горизонтальным излучателем 80-метрового диапазона. Если для прокладки провода длины участка недостаточно, то провод можно согнуть так, чтобы он уместился в габариты участка. Следует иметь в виду, что нельзя размещать противовес непосредственно на земле.

Для повышения эффективности излучения и упрощения настройки антенны в диапазоне 7 МГц рекомендуется установить, кроме 19,8-метрового противовеса, хотя бы один противовес длиной 10 м.

Если антенна устанавливается в полевых условиях, то в качестве противовесов желательно использовать два медных провода диаметром 2,5 мм в изоляционной оболочке, длина которых приблизительно составляет 18,3 и 9,1 м. Провода можно расположить непосредственно на поверхности земли. Последние 3 м проводов рекомендуется поднять на высоту приблизительно 50 см. Такая система заземления обеспечит очень низкий КСВ в диапазонах 80 м и 40 м и упростит процедуру настройки антенны.

Так же можно использовать систему заземления с зарытыми в землю проводами. Длина каждого из них должна быть 10 м. Более длинные провода не окажут существенного влияния на качество работы антенны. Минимальное число проводов — 4, но лучше, если их будет больше.

С хорошей системой заземления антенна имеет максимальную эффективность, но ее полный входной импеданс в диапазоне 80 м составляет около 25 Ом, что требует использования антенного тюнера. Для успешной работы с DX предпочтение следует отдать хорошей системе заземления, а не стремиться получить КСВ, близкий к 1, поскольку в любой антенне главное — это эффективность излучения, а не низкий КСВ.

При работе на низких частотах излучение под низкими углами обеспечивает именно вертикальная часть антенны, а потому ни в коем случае нельзя допустить, чтобы какая-то часть этого элемента касалась земли или лежала на ней, крепилась к дереву или прибивалась к стене. Кроме того, снижение высоты антенны ниже 7,3 м тоже неизбежно сказывается на эффективности излучения.

При увеличении длины вертикальной части антенны (т.е. открытой линии) соответственно уменьшаются размеры горизонтальных излучателей. Иными словами, чем выше антенна, т.е. чем длиннее открытая линия, тем меньше пространства требуется для размещения горизонтальных излучателей. А вот увеличивать длину горизонтальных излучателей за счет уменьшения длины открытой линии не следует: в отличие от горизонтальных антенн, в данном случае «длиннее» еще не значит «лучше». Ибо длинная низко висящая горизонтальная антенна абсолютно неэффективна при работе в диапазоне 80 м, поэтому для получения оптимальных рабочих характеристик во всех диапазонах рекомендуется соблюдать предложенные размеры антенны.

Для оптимальной работы с DX необходимо иметь хорошее заземление и надлежащую систему радианов. В ходе многочисленных испытаний антенны не было выявлено кардинальных различий между стандартной системой заземления с множеством зарытых в землю радиалов и простой системой, состоящей из двух приподнятых противовесов длиной 19,8 и 10 м каждый. Радиалы не обязательно располагать только по прямой. Кроме того, радиалы или заземляющие стержни можно зарыть прямо в землю. Правда, заземляющие стержни не очень хороши для работы антенны на высоких частотах, разве что в тех случаях, когда почва в вашем саду имеет очень хорошую проводимость. Тогда нужно просто нарастить число зарытых в землю радиалов. Они могут быть достаточно короткими, менее 10 м. Для закапываемых в землю радиальных линий не рекомендуется использовать изолированный провод.

Настройку антенны следует начинать с подбора длины противовесов и их расположения, добиваясь явно выраженного минимума КСВ в диапазонах 3,7 и 7,1 МГц. Точные вели
чины резонансных частот в этих диапазонах на данном этапе не имеют решающего значения, их можно подстроить позднее. Если невозможно отыскать минимум КСВ ни на одной частоте в пределах этих диапазонов, то источник проблемы — в системе заземления. Значит, она требует проверки и/или доработки.

Добившись низкого КСВ (менее 2:1) в пределах диапазонов 80 м и 40 м, необходимо обеспечить точную настройку антенны в резонанс на частотах 3,7 и 7,1 МГц. Для этого изменяют длину каждого горизонтального излучателя. Очевидно, что когда КСВ минимален на частоте 3,58 МГц, следует укоротить горизонтальный излучатель 80-метрового диапазона. Для этого можно просто смотать конец провода, не отрезая его.

Точная настройка антенны в резонанс на частотах 3,7 и 7,1 МГц гарантирует ее работу на остальных, более высокочастотных диапазонах.

Даже если в процессе установки пришлось несколько изменить размеры антенны, и отсутствуют какие-либо приборы для ее точной настройки, то не стоит отчаиваться — на всех основных любительских диапазонах с помощью антенного тюнера антенну можно легко согласовать с трансивером.

На протяжении 2007 и 2008 годов сравнивалась работа антенны G7FEK и многодиапазонного диполя, установленного на высоте 7 м. Можно однозначно констатировать, что в диапазоне 80 м антенна G7FEK чаще всего более эффективна для радиосвязи с DX. Правда, на очень коротких трассах (100—400 миль) антенна G7FEK все же несколько уступает полноразмерному диполю, подвешенному на такой же высоте. Очевидно, что здесь сказывается более низкий угол излучения антенны G7FEK.

На остальных KB диапазонах антенна G7FEK работает так же, как и многодиапазонный диполь. Разве что, в диапазоне 14 МГц диполь работает несколько лучше, но это понятно: ведь в диапазоне 14 МГц антенна G7FEK не является резонансной. Для повышения эффективности работы в этом диапазоне следует применить дополнительный проволочный излучатель. Тем не менее, даже без такого дополнительного элемента антенна вполне прилично работает в диапазоне 14 МГц.

Если изготовленная антенна не имеет хорошего заземления, то рекомендуется использовать «запорный дроссель» в линии коаксиального питания, что предотвратит протекание ВЧ тока по внешней.оплетке кабеля и, соответственно, его прохождение через аппаратуру радиостанции. Дроссель можно изготовить из коаксиального кабеля RG-58, намотав 6 м кабеля на ПВХ-трубу диаметром 200 мм. Обычно дроссель устанавливается недалеко от точки питания антенны, но в данной антенне его можно установить на расстоянии около 17 м. Хотя такая рекомендация может показаться немного необычной, но она вполне эффективна, т.к. часть коаксиального кабеля (от точки питания до дросселя) играет роль дополнительного противовеса, который улучшает параметры системы заземления.

В диапазоне 30 м угол излучения антенны G7FEK довольно велик, поэтому финский радиолюбитель Juko, OH5RM, предложил использовать четвертьволновый шлейф (рис.2) для «отсекания» вертикальной части антенны от горизонтальной:

В результате, вместо горизонтального диполя с концевым возбуждением получилась типичная вертикальная несимметричная антенна. Наиболее оптимальные параметры для этого диапазона — низкий угол излучения и КСВ, близкий к 1, — получаются при длине вертикальной части 7,2 м, а шлейфа — 5,5 м. Кроме того, на рис.2 показан проволочный излучатель, который используется для повышения эффективности работы антенны в диапазоне 14 МГц.

Категория: Мир Антенн | Просмотров: 37 | Добавил: r4iii | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar