Как сделать СУ, согласующее вертикал одновременно в двух диапазонах, без переключения. Причем в произвольно выбранных двух диапазонах: 14\28 MHz, 14\24 MHz, 14\21 MHz,14\18 MHz и т.п.

GP на два диапазона

Постановка задачи

Самый простой двухдиапазонный вертикал, описан давно. Он был спроектирован еще без компьютерных расчетов и основывался на том, что при высоте 6,35 м Ra будут одинаково на 14 и 28 МГц, а JXa компенсирует правильно подобранный последовательный LC-контур. Эта конструкция хороша всем, кроме того, что значение Ra оказывается около 75-ти Ом. А от простого вертикала получить Ra = 50 Ом одновременно в двух любительских диапазонах невозможно.

Ну что ж, тогда попробуем вертикал непростой. В двухдиапазонном вертикале с емкостными нагрузками так и сделано. Достигается 50 Ом на 7 и 14 МГц при том же самом простейшем СУ в виде последовательного LC-контура.

Но емкостные нагрузки сверху усложняют конструкцию. Как минимум требуется труба, а не тонкий провод вдоль удочки.

А всё же, никак нельзя получить 50 Ом в двух диапазонах? C простейшим СУ нельзя. Ну тогда сделаем СУ чуть посложнее. Именно этим мы и займемся в данной статье.

Синтез СУ

Если вертикал (однодиапазонный) имеет высоту 0,27 ... 0,3λ, то он может быть согласован простейшим СУ из одного последовательного конденсатора:


Рис. 1.

Более длинные (опять же однодиапазонные) вертикалы высотой 0,35 ... 0,63λ имеют высокое Ra и согласуются следующей Г-образной цепью:


Рис. 2.

Объединив эти две цепи вместе, получим схему, которая в состоянии согласовать простой вертикал там где его длина лежит в пределах 0,27 ... 0,3λ и 0,35 ... 0,63λ, т.е. в двух диапазонах:


Рис. 3.

Конечно, будет взаимное влияние настроек разных диапазонов. Но задача настройки такой цепи на два резонанса вполне решаема. Остается для каждой пары диапазонов определить размеры вертикала и параметры СУ.

14/28 MHz

Для тонкого проволочного (на удочке) вертикала (диаметр провода 1,6 мм), стоящего прямо на земле его высота должна быть H = 6,1 м. L1 = 2,44 мкГн, C1 = 28,5 пФ C2 = 5,9 пФ. Зависимость КСВ от частоты на 14 МГц:


Рис. 4.

Зависимость КСВ от частоты на 28 МГц:


Рис. 5.

Файл модели этой антенны.

Если вертикал сделать из трубок диаметром 12 мм, то его длина изменится до 6 м, а номиналы СУ L1 = 1,92 мкГн, C1 = 38,4 пФ C2 = 5,1 пФ. При подъеме основания вертикала и противовесов вверх на 3 м для проволочного вибратора H = 6,4 м, L1 = 1,95 мкГн, C1 = 32 пФ C2 = 6 пФ. Для приподнятого трубчатого вертикала H = 6,35 м, L1 = 1,0 мкГн, C1 = 55 пФ, C2 = 11,8 пФ.

14/24 MHz

Для тонкого проволочного вертикала на земле H = 6,4 м. L1 = 2,62 мкГн, C1 = 22,5 пФ C2 = 10,5 пФ. Зависимость КСВ от частоты на 14 МГц практически такая же, как и на рис. 4.

Зависимость КСВ от частоты на 24 МГц:


Рис. 6.

Файл модели этой антенны.

14/21 MHz

Для тонкого проволочного вертикала на земле H = 7,1 м. L1 = 3 мкГн, C1 = 14,8 пФ C2 = 15,1 пФ. Зависимость КСВ от частоты на 14 МГц почти такая же, как и на рис. 4, но полоса немного шире.

Зависимость КСВ от частоты на 21 МГц:


Рис. 7.

Файл модели этой антенны.

14/18 MHz

Для тонкого проволочного вертикала на земле H = 7,9 м. L1 = 3,2 мкГн, C1 = 9,8 пФ C2 = 21,6 пФ. Зависимость КСВ от частоты на 14 МГц примерно на 20% шире, чем на рис.4.

Зависимость КСВ от частоты на 18 МГц:


Рис. 8.

Файл модели этой антенны.

Обсуждение результатов

Итак, мы получили следующее:

  1. На верхнем диапазоне антенна имеет высоту 0,48 ... 0,6λ. Бо́льшая высота соответствует бо́льшему разносу диапазонов.
  2. На нижнем диапазоне высота вертикала 0,28 ... 0,37λ (чем больше разнос диапазонов, тем короче).
  3. Индуктивность L1 растет от 1 мкГн (максимальный разнос 14\28 МГц, приподнятый трубчатый вибратор) до 3,2 мкГн (14\18 МГц проволочный вибратор).
  4. Емкость С1 падает от 55 пФ (максимальный разнос 14\28 МГц, приподнятый трубчатый вибратор) до 9,8 пФ ( 14\18 МГц проволочный вибратор).
  5. Емкость С2 растет от 5,1 пФ (максимальный разнос 14\28 МГц, проволочный вибратор) до 21,6 пФ ( 14\18 МГц проволочный вибратор).

Иными словами, используя в качестве С1 КПЕ с максимальной емкостью 60 пФ, а в качестве С2 КПЕ с максимальной емкостью 20 пФ (к С2 добавляется еще емкость изолятора GP), и правильно выбрав высоту вертикала и номинал L1, СУ рис. 3 можно настроить в любом практическом случае. О настройке мы сейчас и поговорим.

Настройка

Поскольку на верхнем диапазоне входной импеданс вертикала высокий, то емкость последовательно включенного C1 оказывает небольшое влияние на этом диапазоне (тем меньшее, чем она больше). Напротив параллельный конденсатор С2 на этом диапазоне влияет очень сильно, понижая Ra (чем больше С2, тем ниже Ra на верхнем диапазоне).

Катушка L1 влияет ощутимо влияет на оба диапазона, но сильнее все же на верхний (ее JX там выше).

Последовательность настройки:

  1. Установить С1 и L1 в положения, соответствующие расчетным.
  2. На верхнем диапазоне вращая С2 получить минимум КСВ.
  3. Если этот минимум не 1, слегка изменить L1 и повторить предыдущий пункт.
  4. Добившись КСВ = 1 на верхнем диапазоне, переходим на нижний. Не трогая С2 и L1, подстраиваем С1 по минимуму КСВ.
  5. Если это минимум не равен 1, то слегка изменяем С1 (он, хотя и не так сильно, но влияет на Ra и на нижнем диапазоне) и возвращаемся к предыдущему пункту.
  6. Добившись минимального КСВ на нижнем диапазоне, возвращаемся к пункту 2 и пробегаем весь круг еще раз.

Хотя настройка и состоит из нескольких кругов, но они сходящиеся, да и полоса антенны велика (шире любительских диапазонов), что снижает требования к точности настройки.



Bonn, 24.02.2013

На главную - Main page