Петлевой вертикал на заземленной мачте высотой всего 8 м со входным сопротивлением 50 Ом без согласующего устройства

Укороченный GP на 3,7 MHz

Укороченный петлевой вертикал на 3,7 МГц высотой 10 м хорошая и невысокая антенна. Но всегда хочется мачты поменьше (расходы на мачту примерно пропорциональны квадрату ее высоты).

Ниже описана конструкция на заземленной мачте высотой всего 8 м, которая тем не менее обладает почти такими же параметрами, как вышеупомянутый 10-ти метровый вертикал.

Конструкция

Процесс преобразования полноразмерного четвертьволнового вертикала в укороченный с загнутой рамкой наверху, подробно описан в статье про 10-ти метровый GP. Но там мы остановились на том, что оставили петлю в виде довольно большого треугольника. А это решение кроме плюсов, имеет и некоторые минусы:

  1. Так как периметр рамки довольно большой (около 23 м), то стороны треугольника получились длинными. А это означает, что проекция треугольника на мачту довольно велика, что снижает эффективность работы верхней части мачты (излучающие токи мачты и вертикальная составляющая токов треугольника противофазны).
  2. Из-за треугольника верхушка мачты получается нагружена механически неравномерно (третья растяжка не равна первым двум - сторонам треугольника).
  3. Из-за вынуждено пологого угла наклона треугольника к мачте точки крепления растяжек должны отстоять от основания мачты на 15 м (с учетом неизбежного провисания).

Поэтому здесь мы не станем останавливаться на треугольной форме верхней рамки, а сложим треугольник вдвое, так чтобы из него получились два меньших треугольника. Иначе говоря, поместим на верх мачты что-то вроде маленькой антенны "пирамида". Этот простой прием дает сразу несколько преимуществ:

  1. Вертикальная проекция рамки сложенной в два треугольника меньше, чем одиночного треугольника такого же периметра. Это повышает эффективность излучения вертикальной части (из-за меньшего затенения) и, соответственно, повышает Ra.
  2. Для уменьшения последнего до 50 Ом высота мачты снижается до 8 м (0,1λ).
  3. С вершины мачты вниз теперь идут не 2, а 4 провода по кругу, что обеспечивает механически равномерную нагрузку мачты.
  4. Из-за уменьшения наклонной длины верхних проводов, их можно пустить под меньшим углом к мачте, отчего точки крепления растяжек становятся ближе к мачте. Они отстоят на 12 м (то есть, площадь, занимаемая антенной снижается почти вдвое).

Файл модели в программе GAL-ANA помимо прочего содержит резистор 7 Ом в основании мачты, имитирующий потери в системе заземления качества.

Параметры

ДН антенны точно такая же, как у простого GP. Излучение 4-х наклонных емкостных нагрузок взаимно компенсируется, поэтому нет излучения в зенит, в отличие от исходной антенны.

При ВЧ заземлении с потерями 7 Ом (это, например, чтобы не выходить из круга 12 м, 50 противовесов по 12 м, подробнее см. тут) усиление нашей антенны меньше, чем у полноразмерного 0,25λ GP на 2 дБ (это в чистом поле, при деревьях и зданиях разница будет больше, за счет обогрева последних). Но сравните по трудоемкости и цене мачты 8 и 20 м и требуемую площадь: может проще потерянные 2 дБ возместить более мощным РА?

Вообще, сравнение полноразмерной и укороченной антенны некорректно (понятно, что укороченная всегда проиграет, будь иначе, никто бы не делал полноразмерные). Честнее сравнить с другой антенной, которую можно было бы разместить на аналогичной мачте. Сравнение уровней излучения диполя inverted V на мачте высотой 9 м и нашей антенны показано в следующей таблице.

Вертикальный угол, гр. Разница, дБ Примерная длина трассы, тыс, км
70 – 11 0,2
60 –7,5 0,5
50 –4,4 0,8
40 –1,7 1
30 +0,8 2
20 +3,6 3
10 +6,7 5
5 +9,5 9
3 +10,5 >12

Видно, что мы сильно проигрываем при местных связях (но заодно плохо слышим и помехи от соседей), но ниже 300 начинаем выигрывать, и чем ниже (т.е., чем более дальняя трасса) – тем больше.

Полоса антенны при средней системе заземления составляет около 120 кГц:

Такая полоса позволяет перекрыть весь SSB DX участок. Для перехода в CW последовательно с центральной жилой надо включить катушку около 5 мкГн, закорачиваемую реле при переключении в SSB участок.



Bonn, 6.03.2013

На главную - Main page