Вертикал высотой 10,8 м с парой емкостных нагрузок по 5,5 м, работающий в диапазонах 80 и 40 м. без переключений.

GP 3,5/7 MHz без переключений

Постановка задачи

Описано (в том числе и на этом сайте) немало двухдиапазонных вертикалов, без переключений, в которых двухдиапазонное СУ согласует импеданс антенны в обоих диапазонах одновременно.

Но у всех них есть один общий недостаток: на нижнем диапазоне высота вертикала не меньше λ/4. Что практически исключает их применение на НЧ диапазонах, где как правило из конструктивных соображений на нижнем диапазоне вертикал физически укорочен.

В этой статье описывается двухдиапазонный вертикал 3,5/7 MHz, заметно укороченный на 3,5 MHz. В этом диапазоне его высота всего 0,128λ (физическая 10,8 m).

 

Конструкция


Рис. 1. Антенна и согласование

 

Телескопическая мачта высотой 10,7 стоит на изоляторе высотой 10 см, а последний – прямо на земле. На (или в) земле имеется обычная система радиалов для обоих диапазонов. Как и в любой другой вертикальной НЧ антенне, от качества этого заземления зависит усиление антенны и её полоса.

Для того, чтобы получить пристойный КПД в диапазоне 3,5 MHz и обеспечить возможность согласования сразу в двух диапазонах, сверху мачты расположены две емкостные нагрузки по 5,5 м под углом 450 к мачте.

Двухдиапазонное согласующее устройство содержит всего три детали: один параллельный изолятору конденсатор и пару небольших катушек.

Файл модели 80_40.maa. Сопротивление потерь в земле установлено 15 Ом (первая нагрузка), т.е. соответствует системе из нескольких радиалов, лежащих на земле или неглубоко закопанных.

Антенна по диапазонам работает следующим образом:

3,5 MHz

Антенна укорочена и физически, и электрически. Согласование (как и любого короткого вертикала) обеспечивается парой катушек: небольшой L2 параллельной входу и большой последовательной L2. Конденсатор C1 в этом диапазоне хотя и влияет, но пара катушек справляется с этим. График КСВ в этом диапазоне показан на рис.2.


Рис. 2. КСВ(F), диапазон 3,55 MHz.

Как и у любого другого укороченного вертикала этого диапазона полоса не перекрывает все отведенные 300 kHz. Но вполне перекрывает CW и цифровой участки.

7 MHz

Излучатель имеет электрическую ~0,38λ и, соответственно, высокий входной импеданс с индуктивной составляющей. Для его согласования требуется Г-образная цепь L1 С1. Параллельная катушка L2 в этом диапазоне работает как небольшой дроссель, с влиянием которого основная цепь L1 С1 вполне справляется. График КСВ в этом диапазоне показан на рис.3.


Рис. 3. КСВ(F), диапазон 7 MHz.

Перекрыт весь диапазон, хотя с хорошим (менее 1,5) КСВ только 200 kHz.

 

Детали

При 1 кВт входной мощности (все токи и напряжения далее даны для этой мощности) С1 должен выдерживать не менее 1,5 кВ напряжения и 10 кВар мощности (например К15У-1).

На те же 1,5 кВ напряжения должен быть рассчитан опорный изолятор. Т.к. С1 подключен параллельно изолятору, то конструктивная емкость последнего может быть весьма высокой. Т.е. изолятор может быть электрическим низкочастотным, или даже вида "труба мачты внутри заземленной опорной трубы, разделенные слоем пластика". Конечно, емкость С1 надо уменьшить на величину конструктивной емкости изолятора.

Ток в катушках достигают 7 А, в L2 – 4,5 А, соответственно надо выбирать толщину их провода.

 

Настройка

Делается вся внизу, у опорного изолятора (он должен быть хорошим, напряжение на нем будет высоким).

Последовательность и методика:

  1. Начинаем с диапазона 3,5 MHz. Подстраивая обе катушки (L1 – частота резонанса, L2 – КСВ на минимуме) добиваемся точного согласования в середине нужного участка.

  2. Переходим в диапазон 7 MHz. Не трогая L2, конденсатором С1 и катушкой L1 добивается минимума КСВ в середине диапазона 7 MHz.

  3. Возвращаемся к первому пункту. И циклически повторяем пп. 1 и 2 пока не получим точного согласования в обоих диапазонах.

Схема согласования имеют запас на возможные небольшие отклонения в конструкции штыря. Так в файле 80_40_1.maa показан вариант с другим углом наклона емкостных нагрузок (их при этом пришлось укоротить до 5,2 m каждую).

Отладку модели для своего конструктивного случая делают двухчастотной оптимизацией величин L1 L2 С1. Если не получается, требуется коррекция размеров излучателя. Но будьте аккуратны: задача двухчастотного согласования имеет решение только для излучателя определенных размеров, но не любых произвольных.

 

Заключение

Описанная антенна высотой 10,8 m обеспечит хорошую работу в диапазонах 3,5 и 7 MHz без переключений. Настройка не сложна и делается внизу. Антенна имеет прижатую к земле зенитную диаграммой направленности и хороший КПД в обоих диапазонах.


14.02.2022

На главную - Main page