Антенны
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: Многодиапазонная "полуволновая"...Распечатать: Многодиапазонная "полуволновая"...

Многодиапазонная "полуволновая"...



С тех пор как началось освоение коротких волн, у радиолюбителей неизменный интерес вызывают проволочные антенны, длина излучателя которых равна или кратна половине длины волны, а его возбуждение осуществляется с конца излучателя. В англоязычной литературе такие антенны так и называют - EFHW, что расшифровывается как "запитываемая с конца полуволновая" (end fed half wave) антенна. Пожалуй, наиболее известной из них является антенна Фукса, у которой возбуждение излучателя осуществляется посредством дополнительного параллельного колебательного контура, настроенного на рабочую частоту. Многих привлекает то, что по утверждению Фукса она не требует хорошей "земли" или "радиотехнической земли" (противовесов) в отличие от большинства простых антенн (многие проволочные антенны, GP и т. д.). Утверждение это ошибочное, хотя эта антенна действительно оказалась работоспособной без явных противовесов. Просто требования к ним у неё невысокие (не такие, как, например, у GP), и их роль часто выполняет то, что подключено к согласующему контуру (фидер, корпус передатчика).

Хотя EFHW антенна, по сути, многодиапазонная, но у неё сегодня есть и небольшой недостаток - она работает без проблем только на кратных ("старых") КВ-диапазонах. А сейчас уже есть и несколько тех, что в эту сетку не попадают. Второй недостаток - это то, что на разных диапазонах такие антенны с неизменной электрической длиной излучателя имеют различные диаграммы направленности на различных диапазонах. Но этот недостаток есть абсолютно у всех подобных антенн, начиная с WINDOM. Однако на это всегда "закрывают глаза", поскольку в реальных городских условиях установить и одну проволочную антенну не всегда возможно.

Выходное сопротивление современных трансиверов и передатчиков низкое (обычно 50 Ом), а это значит, что для возбуждения полуволновой антенны, у которой высокое входное сопротивление (до нескольких кило-ом), необходимо согласующее устройство. Это могут быть и параллельный колебательный контур, как в антенне Фукса, и различные LC-цепи. Недостаток таких согласующих устройств в многодиапазонной антенне - необходимость переключений и подстроек при переходе с диапазона на диапазон.

Широкополосные высокочастотные трансформаторы на магнитопроводах из феррита уже давно применяются в транзисторных усилителях, в частности, в широкополосных усилителях мощности. Поэтому не стоит удивляться, что возникла идея запитать с конца полуволновый излучатель через такой трансформатор. Выигрыш понятен - при смене диапазонов не потребуются переключений в согласующем устройстве.

Один из вариантов подобной антенны был предложен голландским коротковолновиком PD7MAA [1]. Он использовал её для работы в полевых условиях, но она подходит и как стационарная в городе. Ведь многие коротковолновики вынуждены ограничивать своё "антенное хозяйство" проволочной антенной, выходящей из окна квартиры на близлежащий столб или дерево.

Он реализовал два варианта антенны - одну на диапазоны 80, 40, 20, 15 и 10 метров, а другую - на диапазоны 40, 20 и 10 метров. Они отличаются только исполнением излучателя. Вариант антенны на 40, 20 и 10 метров и её согласующего устройства приведён на рис. 1. Для неё А=10,1 м, В=1,85 м.

Вариант антенны на 40, 20 и 10 метров и её согласующего устройства

Рис. 1. Вариант антенны на 40, 20 и 10 метров и её согласующего устройства

Её излучатель образован полуволновым (для диапазона 20 метров) отрезком провода, катушкой индуктивности L1 и подключённым после этой катушки сравнительно коротким отрезком провода. Индуктивность катушки L1 выбрана такой (34 мкГн), что вместе со вторым отрезком провода электрическая длина излучателя близка к половине длины волны на диапазоне 40 метров. На диапазонах 20 и 10 метров эта катушка индуктивности работает как дроссель, практически "отсекающий" дополнительный отрезок от основной части излучателя, и его длина становится равной половине длины волны на диапазоне 20 метров и одной длине волны на диапазоне 10 метров. В результате на всех трёх диапазонах к согласующему устройству подключаются "полуволновые" излучатели. Распределение токов по излучателю для этих диапазонов приведено на рис. 2.

Распределение токов по излучателю для диапазонов 7МГц, 14 МГц и 28 МГц

Рис. 2. Распределение токов по излучателю для диапазонов 7МГц, 14 МГц и 28 МГц

Катушка индуктивности L1 намотана на пластиковом каркасе диаметром 19 мм и имеет 90 витков провода диаметром 1 мм.

Согласующее устройство получилось предельно простое - широкополосный ВЧ-трансформатор Т1 и корректирующий конденсатор С1. Оно размещается в небольшой пластмассовой коробке (рис. 3). Трансформатор выполнен на магнитопроводе FT 140-43 фирмы Amindon. Первичная его обмотка - 2 витка, вторичная - 16 витков. Обмотки намотаны проводом диаметром 1 мм.

Согласующее устройство

Рис. 3. Согласующее устройство

Вторичная обмотка, как это видно на рис. 3, разделена на две разнесённые по кольцу части по 8 витков каждая. Особенность в конструкции этого трансформатора - это то, что провод первичной обмотки и провод первых двух витков вторичной обмотки (нижних по рис. 3) перевиты между собой. Это также хорошо видно на рис. 3. Конденсатор С1 служит для коррекции частотной характеристики согласую-щего устройства на диапазоне 28 МГц (10 метров). Его ёмкость может быть в пределах 100...150 пФ. Он должен быть рассчитан на номинальное напряжение 1000 В.

На корпусе согласующего устройства установлены коаксиальный ВЧ-разъём XW1 для подключения кабеля, идущего от трансивера, и клемма Е1 для подключения излучателя антенны.

Это согласующее устройство рассчитано на мощность трансивера примерно 100 Вт.

Другой вариант антенны PD7MAA, предназначенный для работы на диапазонах 80, 40, 20, 15 и 10 метров, отличается лишь размерами излучателя и индуктивностью катушки L1. Для него размеры А=20,35 м и В=2,39 м, а катушка имеет индуктивность 110 мкГн.

Её также наматывают на каркасе диаметром 19 мм - 260 витков провода диаметром 1 мм.

На фидер у трансивера надо установить кабельный дроссель (надеть, например, ферритовую "защёлку"), а к согласующему устройству желательно подключить короткие противовесы. Их длина некритична - для антенны Фукса в литературе рекомендуется длина примерно 0,05λ.

Настройку излучателя у обоих вариантов антенны начинают с высокочастотных диапазонов. Катушка индуктивности L1 не является хорошим "режектором" (трапом, как в антенне типа W3DZZ), поэтому второй отрезок излучателя (В) может немного влиять на резонансную частоту излучателя. Соответственно может потребоваться некоторая коррекция её индуктивности. На самом низкочастотном диапазоне настройка сводится к подбору длины отрезка В, чтобы электрическая длина излучателя (его резонансная частота) на этом диапазоне (40 или 80 метров соответственно) была близка к "полволны".

Американская фирма PAR Electronics выпускает несколько антенн подобного типа, в том числе и антенну под названием EF-10/20/40 MKII на диапазоны 40, 20 и 10 метров [2]. Интересные данные её испытаний есть в Интернете [3, 4]. Эта антенна имеет согласующее устройство, рассчитанное на меньшую допустимую мощность (25 Вт), но в остальном очень близка к антенне PD7MAA. На рис. 4 приведена фотография набора для установки этой антенны.

Набора для установки антенны

Рис. 4. Набора для установки антенны

По данным фирмы, полоса её пропускания на диапазоне 20 метров по уровню КСВ=1,5 примерно 500 кГц. На диапазоне 40 метров она около 140 кГц по уровню КСВ=2, а на диапазоне 10 метров - около 900 кГц по уровню КСВ=1,5. Эти данные соответствуют фидеру с волновым сопротивлением 50 Ом. Иными словами, это очень приличные значения по полосе пропускания для простой многодиапазонной антенны.

В описании антенны приведены данные, которые могут быть полезны при настройке антенны PD7MAA. Изменение длины основной части излучателя и дополнительного его отрезка (А и В на рис. 1) на 1 дюйм (2,5 см) приводит к сдвигу полосы пропускания на 30...35 кГц.

Литература

1. PD7MAA homepage. - URL: http:// pa-11019.blogspot.ie (17.07.15).

2. HF END-FEDZ. - URL: http://www. parelectro nics.com/end-fedz.php (17.07.15).

3. LNR Precision EF-10/20/40 MKII examination. - URL: http://www.hamradio. me/antennas/lnr-precislon-ef-102040mkii-examination.html (17.07.15).

4. LNR Precision EF 10/20/40 MKII test data. - URL: http://www.hamradio.me/ antennas/lnr-precision-ef-1 02040mkii-test-data.html (17.07.15).

Автор: Борис Степанов (RU3AX), г. Москва


Дата публикации: 01.12.2015
Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.


Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics