Трехдиапазонный вертикал без переключений

Вертикал 14, 21 и 28 MHz

Постановка задачи

Есть разные варианты создания многодиапазонного вертикала:

  1. Сделать что-то конструкцией самой антенны, чтобы получить низкие КСВ по требуемым диапазонам. Например, включить несколько разных резонансных излучателей параллельно, или ввести трапы в один излучатель. Это очень удобно в работе, но сложновато в изготовлении и настройке вертикала.

  2. В точке питания простого вертикала включить несколько СУ (своё на каждый диапазон) и переключать их вручную или дистанционно. Это упрощает конструкцию вертикала (прощаются промахи в его размерах, т.к. СУ их выберет при настройке) и настройку СУ (т.к. на каждом диапазоне настройка независима). Но требует переключателя или реле, а также управления ими. Что не всегда удобно.

  3. К простому вертикалу подключить автоматический тюнер в точке питания. Не предъявляет почти никаких требований к антенне. Но нужен дорогостоящий автоматический тюнер (который из-за реле еще и ограничивает мощность) и кабель питания\управления. Что вызывает понятные трудности.

  4. Механически изменять размеры антенны при смене частоты. Сложновато механически, не очень подходит для постоянных антенн. И все те же трудности с управлением при смене диапазона.

  5. Сделать вертикал, точно определенных в конструкции размеров и геометрии. Подключить к нему сложное, не переключаемое СУ так, чтобы система СУ + вертикал резонировала бы одновременно на всех частотах, которые нам нужны. Это очень удобно в работе (антенна без всякого участия оператора сразу имеет 50 Ом на рабочих диапазонах). Но требует точности в изготовлении вертикала (т.к. его импеданс уже не может быть произвольным, а только таким, который правильно согласовывает многодиапазонное СУ) и непросто в настройке СУ (т.е. его все детали работают одновременно во всех диапазонах, то имеется сильное взаимное влияние настроек разных диапазонов).

    Для двух диапазонов задача создания такой системы решается относительно легко. А для трех диапазонов сконструировать такую штуку не проще, чем попасть одним выстрелом (одним фиксированным СУ) в трех зайцев ( резко отличающиеся по диапазонам комплексные входные импедансы одного и того же вертикала). Тем не менее, именно этим мы и займемся в этой статье.

Не могу сказать, что это наилучшее на практике решение. Но его поиск представляет интерес (мне, во всяком случае было интересно).

Конструирование

Пожалуй пропущу как выбирались размеры вертикала и делался синтез схемы СУ (вообще синтез под заданные импедансы на многих частотах - это интересная тема, но не этой статьи, потом может быть) и сразу перейду к результатам.

Оказалось что вертикал высотой 430 см из проволоки диаметром 1,6 мм может быть одновременно согласован на частотах 14,15, 21,2 и 28,3 МГц следующим СУ:

На этом рисунке также приведены требуемые высоты для двух других возможных диаметров проволоки: 425 см при диаметре 1 мм и 435 см при диаметре 2 мм (именно так, не опечатка: рост диаметра требует увеличения высоты вертикала).

Также на схеме указаны (оливковым цветом) границы изменения номиналов СУ при изменении длины провода диаметром 1,6 мм от 420 см до 440 см, а также при использовании вибратора 435 см/2 мм и 425 см/1мм. Видно, что эти границы невелики. Иными словами: схема достаточно устойчива и не рассыплется при небольшом изменении параметров вибратора. Что, впрочем, не исключает необходимости его по возможности точного выполнения. Чем мы сейчас и займемся.

Настройка

Понятно, что проволочный вертикал будет размещен на несущем диэлектрике, например, стеклопластиковом удилище.

Имейте в виду, что из-за влияния этого диэлектрика физическая длина провода должна быть на 5 ... 8 см короче, чем указанно на схеме.

Чтобы быть уверенным, что все правильно, измерьте собственную резонансную частоту вибратора без СУ. Она должна быть 16,7 МГц при диаметре провода 2 мм, 16,9 МГц при диаметре 1,6 мм и 17,1 при диаметре 1 мм. Эта проверка весьма рекомендуется, иначе можно долго и безуспешно подстраивать СУ.

Изготовьте и измерьте катушки (бескаркасные, однослойные с небольшим шагом, чтобы была возможность подстройки) с требуемой индуктивностью (если корпус СУ металлический, то измерять надо в корпусе, он заметно уменьшает индуктивность). Каждый конденсатор состоят из постоянного + воздушный подстроечник 5 - 20 пФ. Не забудьте уменьшить емкость С3 против указанной на схеме на величину паразитной монтажной емкости изоляции основания вертикала на корпус (5 ...10 пФ, в зависимости от конструктивного выполнения).

Проверяйте КСВ по диапазонам. Если что не так, подстраивайте конденсаторы и катушки (да, увы, все одновременно, но начинать имеет смысл с С3, следующий за ним элемент по чувствительности это L3) одновременно контролируя КСВ на трех диапазонах. Легко это не будет, но процесс в принципе, сходящийся.

В результате вы должны получить что-то близкое, к приведенному на следующих рисунках. По диапазонам:

Во всей полосе (на следующем рисунке частота меняется от 13 до 31 МГц, шаг сетки 2 МГц):

Если упорно не получается, то:

  1. Проверьте еще раз собственную резонансную частоту вибратора.
  2. Убедитесь, что нет ошибки с номиналами СУ (они должны быть близки к указанным на схеме).
  3. Сделайте оси катушек взаимно перпендикулярными.
  4. Если используются приподнятые радиалы, настройте их в резонанс на всех диапазонах, т.к. реактивность, вносимая радиалами испортит дело.



Bonn, 14.06.2012

На главную - Main page