Мечта многих радиолюбителей - построить простую антенну, работающую на всех любительских КВ-диапазонах. Однако это не простая задача. Сложные высоконаправленные КВ-антенны весьма дороги и в лучшем случае выполнимы не ниже диапазона 40 метров. Наиболее доступное решение - это проволочные диполи. А как сделать дипольную антенну на все или хотя бы на большую часть любительских КВ-диапазонов? Оказывается, такие решения есть.
Самый известный и популярный вариант - многодиапазонная антенна "Inverted V", которую российские радиолюбители по-деревенски окрестили "инвертером", хотя никакого инвертера в ней нет, просто своё английское название "перевёрнутое V" она получила за сходство с перевёрнутой буквой V.
Такую антенну, состоящую из нескольких проволочных диполей на разные диапазоны, можно подключить через симметрирующий дроссель к общему кабелю питания 50 Ом и хорошо согласовать. Для установки антенны нужна всего одна точка подвеса (мачта) в её средней части. Антенна лучше настраивается, если диполи разных диапазонов разнесены по кругу, а не висят в одной плоскости. При расположении проводников в одной плоскости их необходимо разносить веером по вертикали, что требует много точек крепления оттяжек.
Как и все горизонтальные диполи, антенна "Inverted V" при низком подвесе имеет большой угол максимального излучения в зенит и малопригодна для дальних связей. Но на трассах от 100 до 3000 км работает хорошо и имеет практически круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. При размещении такой антенны на крыше многоэтажного дома у неё, кроме зенитных лепестков, появляются лепестки и под малыми углами излучения, что позволяет работать с dx-станциями.
Другой, но менее известный вариант - антенна "Open Sleeve".
Теория этой антенны описана у DL2KQ (Гончаренко И. В. "Антенны КВ и УКВ", ч. 3. - М.: "Радиософт", 2006, гл. 5.2.2 "Open Sleeve", с. 217).
Это проволочный диполь на нижний из рабочих диапазонов, так называемый "мастер-диполь", запитанный коаксиальным кабелем 50 Ом через симметрирующий трансформатор. Вокруг "мастер-диполя" на расстоянии нескольких сантиметров располагаются проволочные излучатели полуволновой длины, возбуждаемые на частотах их резонанса за счёт ёмкостной связи с "мастер-диполем" (рис. 1). Таких излучателей, растянутых параллельно "мастер-диполю", может быть 4, 5 и даже 6.
Рис. 1. "Мастер-диполь"
Необходимое расстояние (зазор) между "мастер-диполем" и дополнительными излучателями обеспечивают диэлектрические распорки - крестовые или дисковые (подходят болванки CD-дисков). Чтобы распорки не перемещались вдоль проводников и элементов растяжек, по обеим сторонам распорок установлены фиксаторы, например, обжимы из отрезков тонкостенной алюминиевой трубы (рис. 2). Короткие излучатели растягиваются между распорками посредством лески или кевларового шнура.
Рис. 2. Диэлектрические распорки
Автор смоделировал и затем изготовил эту антенну на диапазоны 80, 40, 20, 17, 15 и 10 метров из расплетённого телефонного полевого кабеля П-274. Для него расстояние излучателей до осевого "мастер-диполя" равно примерно 4 см.
На диапазоне 12 метров антенна не настраивалась из-за взаимодействия излучателя диапазона с кратными резонансами излучателей нижних диапазонов. На диапазоне 15 метров также немного мешает третий резонанс 40-метрового излучателя, давая лишний резонанс несколько выше по частоте, но с этой проблемой справиться удаётся.
Настройка антенны производится отдельно на каждом диапазоне (зависимость между настройкой отдельных излучателей незначительная, а вот от высоты подвеса над землёй настройка зависит сильно).
Сначала настраиваем "мастер-диполь" на диапазон 80 метров, подбирая его длину. Затем по очереди настраиваем в резонанс излучатели на 40, 20, 17, 15 и 10 метров, также подбором их длины. Минимального КСВ на резонансных частотах добиваемся, регулируя расстояние от "мастер-диполя" до настраиваемого излучателя (приближая - уменьшаем R антенны на частоте резонанса, где реактивная часть сопротивления X=0, удаляя - увеличиваем R). Таким образом, можно нащупать минимум КСВ, соответствующий 50 Ом. Желательно придумать такую конструкцию диэлектрических распорок, которая позволяла бы оперативно регулировать расстояния и затем их фиксировать. Например, что-нибудь из двух дисков, поворачивающихся для зажима проводников в нужной канавке и скрепляемых двумя винтами (рис. 3).
Рис. 3. Конструкция диэлектрических распорок
Автор применял крестовые распорки, сверлил в них отверстия диаметром 3 мм, и процедура продевания в них проводников занимала много времени. Все излучатели натягивались капроновыми лесками или кевларовыми (арамидными) шнурами диаметром 2 мм параллельно "мастер-диполю". Для ускорения процедуры настройки нужно оставлять небольшие (100...200 мм) свисающие хвостики проводников излучателей, которые откусываются при настройке. Концы лески завязываются надёжным "рыбацким" узлом. Однако замечено, что даже леска диаметром 2 мм постепенно удлиняется, в отличие от "полёвки", и стройная конструкция антенны со временем перекашивается. В этом отношении очень хорошо ведут себя кевларовые шнуры.
Число распорок выбирается из практических соображений, у меня их было девять. Опыт эксплуатации показал, что в центре антенны лучше ставить две распорки и подключать кабель питания между ними. Кроме того, при сильных порывах ветра концы антенны могут закручиваться вокруг оси, полностью нарушив настройку антенны. Этого не произойдёт, если к нижним концам крайних распорок подвесить небольшие стабилизирующие грузики. У меня это были свободно свисающие полоски оргстекла сечением 5x10 мм и длиной 10 см.
На фотографии рис. 4 видно, как выглядит антенна на пять диапазонов. Крестовины изготовлены из капролона. Излучатель на диапазон 10 метров в первой конструкции не использовался, грузиков тоже ещё не было. Антенна установлена на двух мачтах высотой по 6 м на крыше 17-этажного дома. Симметрирующий дроссель - это шесть витков кабеля питания, намотанных на кольцевом магнитопроводе из феррита марки 600НН.
Рис. 4. Антенна на пять диапазонов
Расстояние между мачтами должно быть не менее длины "мастер-диполя", т. е. около 40 м. Диаграмма направленности антенны - как у обычного горизонтального полуволнового диполя.
На изготовление антенны потребовалось 50 м двойного телефонного кабеля П-274, 80 м кевларового шнура или капроновой лески диаметром 2 мм, десять распорок, три изолятора и одно большое ферритовое кольцо.
Моделирование показало, что эту антенну можно выполнить подобно антенне "Inverted V", направив её концы к земле. Этот вариант требует для подвеса всего одну мачту и две точки крепления оттяжек плеч. При моделировании удалось настроить её на диапазоны 80, 40, 20, 17 и 10 метров. На 15 и 12 метров излучатели настроить не удаётся.
В отличие от антенны "Inverted V", все излучатели располагаются в одной плоскости, что существенно облегчает её размещение на крыше или на дачном участке. Диаграммы направленности - как у "Inverted V".
Единственное отличие между антеннами "Open Sleeve" и "Inverted V" - более узкая полоса частот на верхних диапазонах первых. Увеличение диаметра проводников приводит к необходимости увеличить расстояние между ними, но полосу частот не расширяет. Однако полоса частот 100...150 кГц при КСВ< 2 получается на всех диапазонах, что не так уж плохо!
В текущий летний сезон предстоит проверить её практически на дачном участке при использовании мачты высотой 10 м. Кто построит и испытает её раньше - пишите.
Трёхлетний опыт эксплуатации этой антенны на крыше 17-этажного здания показал неэффективность подвешивания грузиков: порывы ветра забрасывали их вверх, и антенна всё равно перекручивалась. Гораздо надёжнее - оттянуть тонкой леской нижние концы крайних крестовин к крыше.
Файлы в формате *.maa для самостоятельного изучения свойств описанной антенны находятся здесь.
Автор: Владислав Щербаков (RU3ARJ), г. Москва