Трехдиапазонный вертикал без переключений

WARC вертикал

Постановка задачи

Вертикал со сложным СУ, резонирующий сразу в трех диапазонах 14, 21 и 28 МГц вызвал немалый интерес радиолюбителей. В данной статье описывается похожая антенна, но на WARC диапазоны 10, 18 и 24,9 МГц.

Конструирование

Вертикал высотой 630 см из проволоки диаметром 1,6 мм может быть одновременно согласован на частотах 10,12, 18,12 и 24,94 МГц следующим СУ:

Также на схеме указаны (оливковым цветом) границы изменения номиналов СУ при изменении длины провода диаметром 1,6 мм от 620 см до 640 см, а также при использовании вибратора 625 см/2 мм и 635 см/1мм. Видно, что эти границы очень 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.

Конструкция

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 6 ... 15 см короче, чем указанно на схеме.

Чтобы быть уверенным, что все правильно, измерьте собственную резонансную частоту вибратора без СУ. Она должна быть 11,55 ... 11,6 МГц (без L3). Эта проверка весьма рекомендуется, иначе можно долго и безуспешно подстраивать СУ.

Изготовьте и точно измерьте катушки L1 и L2 (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).

Катушка L3 это 2 ... 3 витка проводом в начале самого вертикала, перед тем, как провод войдет в коробку СУ. L3 может быть намотана проводом самого вертикала.

Каждый конденсатор состоят из постоянного (отрезок 50-ти омного кабеля из расчета 1 пф на сантиметр длины) + 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). Имейте в виду, что на С3 развивается довольно высокое напряжение на 18 и 24 МГц (из-за высокого импеданса вибратора на этих диапазонах).

Настройка

  1. Измерить L1 и L2 и установить их точные индуктивности. С3 (не забыв про емкость изолятора) в положение 21 пФ. И затем сначала подстройкой С1 и С2 добиваются минимума КСВ на 18 МГц.

  2. Затем подстройкой С3 устанавливают минимум КСВ на 24,9 МГц. Если этот минимум получается заметно выше 1, то придется корректировать L1, L2 и повторить пп. 1 и снова сделать настройку на 24,9 МГц.

  3. Настройкой только L3 устанавливают минимум КСВ на 10,1 МГц (изменение L3 почти не влияет на 18 и 24 МГц, т.к. на этих диапазонах вертикал имеет высокий импеданс и добавка небольшого положительного реактивного сопротивления на этом фоне почти незаметна). Если он ощутимо выше 1, то слегка корректируем L1, L2, C1, C2, повторяем пп. 1 и 2, и возвращаемся к настройке 10 МГц.

Процесс настройки потребует нескольких кругов, но он, 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 8 до 28 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.

Усиление

Две довольно большие катушки вызывают опасения о вносимых ими потерях. Ниже приведены результаты расчетов сравнения вышеописанной антенны из медного провода 1,6 мм с катушками с добротностью 250 (это довольно скромное значение, при выполнении их бескаркасными из провода 1,7 мм добротность будет выше) с резонансным четвертьволновым (своим для каждого диапазона) GP из материала без потерь.

Разница дана для двух случаев: максимального усиления и усиления под зенитным углом 100. На мой взгляд, последняя цифра более честна для радиолюбителей: нас ведь DX-ы интересуют, а они идут под низкими углами

  1. Диапазон 10 МГц. Мы проигрываем идеальному GP 0,4 дБ вообще (в максимальном усилении) и 0,6 дБ под углом 100. Причины: вибратор на этом диапазоне укорочен + потери в СУ.
  2. Диапазон 18 МГц. Общее усиление ниже на 0,2 дБ, а под углом 100 мы выигрываем 0,8 дБ. Работает вся высота вибратора, поэтому ДН опускается вниз, и несмотря на потери в СУ мы выигрываем почти 1 дБ.
  3. Диапазон 24 МГц. Наш выигрыш 0,2 дБ вообще и 1,5 дБ под под углом 100. На этом диапазоне антенна больше полуволны, за счет чего имеет ощутимое усиление, невзирая на нагрев катушек СУ.


Bonn, 25.10.2012

На главную - Main page