Легкая, простая, недорогая и быстрая в изготовлении проволочная антенна с высоким усилением

4 элемента на 50 MHz

Постановка задачи

Прямо сейчас открыт диапазон 50 MHz. Он каждый год открыт в мае-июле. Пишут, что во время прохождения там можно работать на диполь. Но пишут так люди, которые не ставили перед собой серьезных задач.

На диполь там работать, конечно можно. Вопрос с кем. Ответ: в радиусе 1...1,5 тыс км с кем угодно, от 2 до 4 тыс. км если сильно повезет, дальше почти нереально.

А дальнее межконтинентальное прохождение на 50 MHz случается не так редко. С десяток раз за сезон минимум. Но DX сигналы на 6-ти метровом диапазоне громко почти никогда не идут. Типично 1 балл по S-метру (а то и вовсе без его реакции, на уровне шума) в полосе 50 ... 80 Гц CW и на хорошую направленную антенну. А на ненаправленную их просто не слышно вовсе, и кажется, что прохождения нет. Во всяком случае на западе Германии в Бонне дело обстоит именно так.

Другая особенность прохождения на 50 MHz в том, что подчиняться никаким закономерностям оно не желает. Возникает когда ему захочется. Так и называется: спорадическим.

Поэтому для серьезной DX работы (скажем, для задачи сделать DXCC 50 MHz за несколько сезонов) на 50 МНz направленную антенну иметь необходимо. Надо быть готовым всегда: и дома, и на даче, и на прочих выездах: неизвестно когда спорадик пойдет.

Но тут возникает проблема. Даже обычная 3-х элементная Уда-Яги на алюминиевой траверсе и с трубчатыми элементами мало подходит для возимой антенны быстрого развертывания. Размеры и вес у неё хотя и невелики по КВ меркам, но и в багажник машины, и на небольшую легкую мачту её поместить совсем не просто. Да и службы безопасности аэропортов крайне подозрительно относятся к куче металлических трубок, поэтому нервотрепка на сдаче такого багажа почти гарантирована.

Поэтому на выезды обычно берут двухэлементные проволочные направленные антенны на бамбуковых распорках. Например, прямоугольник Моксона или двойные квадраты. Но два элемента маловато по усилению для DX работы на 50 MHz.

Поэтому пришлось скомпоновать проволочные 4 элемента с достойным усилением, малым весом и удобные для перевозки.

Антенна

Получилась 4-х элементная проволочная антенна Уда-Яги с загнутыми для уменьшения размеров краями. Усиления это почти не снижает, зато позволяет конструктивно разместить антенну на крестовине из четырех тонких (~10 ... 12 мм диаметром) бамбуковых шестов по 1,55 метра (у нас они продаются в садоводческих магазинах как подпорки для цветов).

Антенна вписывается в квадрат 2,2 х 2,2 м, т.е. имеет эквивалентную длину траверсы 0,37λ. Вообще-то при такой длине достаточно и трех элементов. Но, хотя четвертый элемент усиления почти не прибавляет, он зато расширяет полосу и позволяет получить 50 Ом в точке питания без дополнительного согласования. Внешний вид антенны и усиление в свободном пространстве показаны на следующем рисунке. Все размеры в модели по клику на рисунке.

Усиление в свободном пространстве показано не зря, а для понимания того факта,что несмотря на тонкие элементы (проволока диаметром 1 мм от старого трансформатора) антенна реализует усиление как хорошая трехэлементная Уда-Яги с трубчатыми элементами. Полученные 8,8 dBi это всего на 0,7 дБ меньше теоретического предела для Уда-Яги с длиной траверсы 0,37λ.

Диаграммы направленности описываемой антенны на высоте 4-х метров над реальной землей показаны на двух следующих рисунках:

Полоса антенны по КСВ < 1,5 составляет более 750 kHz, что большим запасом перекрывает диапазон и прощает без подстройки небольшие неточности изготовления.

К таким неточностям, кстати, относятся большие (от нескольких мм в диаметре) колечки на концах элементов, если их сделать для крепления капроновых шнуров, которыми растянуты элементы. Большой размер этих колечек эквивалентен концевой емкости и частота элементов съедет вниз.

Конструкция

Как и было упомянуто: зонтичная на крестовине с бамбуковыми распорками. Крестовину я сделал из двух обрезков П-образного алюминиевого профиля длиной ~40 см каждый. Эти отрезки U-образными болтами прихватывается к мачте. Бамбуковые распорки плотно вкладываются внутрь алюминиевого профиля и крепятся несколькими витками толстого медного провода и\или широкими кабельными стяжками, устойчивыми к ультрафиолету:

Конечно, крестовину можно сделать и иным способом, описанный выше – это на скорую руку из того, что под ней оказалось.

Проволочные элементы крепятся к распоркам тоже витками вязальной проволоки или кабельными стяжками. Концы элементов стягиваются тонким капроновым шнуром или толстой леской. Если вы сделаете проволочные колечки на концах элементов для прохода шнуров, то делайте их минимально необходимыми, и не забудьте уменьшить общую длину элемента на два диаметра этих колечек.

Описанная конструкция весит около 300 гр (12 метров миллиметрового провода около 100 гр, распорки и алюминиевый профиль с крепежом – остальное), поэтому может быть размещена даже на верху тонкой мачты (например, удочка, с которой снято несколько верхних тонких колен). Поворотное устройство в походном варианте не требуется, проще вращать вручную всю мачту целиком.

Для исключения тока по внешней стороне оплетки на кабель надета ферритовая защелка. Для снижения механической нагрузки на проволоку вибратора, защелка надета не прямо в точке питания, а там, где кабель идёт по мачте (см. фото). Незаблокированный ферритом кусочек внешний стороны оплетки от мачты до элемента ни на что сколь-нибудь заметно повлиять не может: слишком мал.

 

Малый вес и простота конструкции позволяют использовать эту антенну в качестве элемента двухэтажного вертикального стека. При расстоянии между этажами в 4 м усиление такой системы возрастает на 2,7 dB (в теории на 2,9 dB, но пару десятых децибела съест затухание в системе питания, состоящей из пары кабелей 75 Ом с электрической длиной 0,75λ), достигая огромной величины 11,5 dBi в свободном пространстве. Это соответствует усилению одиночной антенны Уда-Яги с длиной траверсы 6 м, позволить которую может себе далеко не каждый. А вот две плоские по высоте разнесенные крестовины из коротких бамбуковых палочек, стянутые тонкими проводами и шнурами – значительно менее проблемная конструкция.

КВ модификации

Чтобы не было обидно россиянам, у которых разрешение диапазона 50 MHz снова откладывается на несколько лет минимум (а также новым, этого года розлива россиянам, у которых этот диапазон раньше был, а теперь не будет), приведу вариант применения такой конструкции на КВ.

Конечно и распорки, и крестовина должны быть на КВ помощнее. А вот проволока может оставаться диаметром 1 мм. Потребуется не только масштабирование, но и оптимизация, т.к. и элементы в длинах волн стали тоньше и относительная полоса на КВ требуется пошире.

Вот пример такой антенны на 21 MHz. Для расширения полосы пришлось пожертвовать 0,6 дБ усиления. Но все равно оно осталось высоким: 8,2 dBi в свободном пространстве. Это уровень очень хорошей 3-х элементной Уда-Яги из труб. Но трудности изготовления и расходы несравнимы. А полоса широкая: от 21,0 MHz до 21,37 MHz КСВ не превышает 1,3 (с минимумом 1,15 на 21,17 MHz), повышаясь до 1,5 лишь в малоиспользуемых последних нескольких десятках килогерц диапазона.

Размеры, конечно, немаленькие: распорки по 3,7 м (их придется составить из 2 ... 3 бамбуковых шестов, используя обычные медные сочленения для удочек), габариты внешнего квадрата 5,2 х 5,2 м. Но антенна хорошая. Например, она заметно выигрывает у двойного квадрата: усиление на 1 дБ выше и полоса шире. Но при этом меньше материла на распорки и проще несущая конструкция. "Ёж" квадратов сложен и требует отдельного изготовления со сваркой, а пару прямых кусков алюминиевого профиля можно прихватить U-болтами к мачте и повернуть на нужный угол самостоятельно. Ничего кроме дрели и отвертки для этого не потребуется).



Bonn, 07.07.2014

На главную - Main page