Автор Тема: Укороченные антенны  (Прочитано 97180 раз)

Dmitry R3PAX

  • Гость
Укороченные антенны
« : 10 Декабря 2013, 20:53:58 »
Игорь, здравствуйте!
Подскажите по антенне Cobweb http://creator.bcsoft.org/temp/cobweb.maa
MMANA правильно считает усиление в dBi?
Некоторые уважаемые коллеги утверждают, что из-за параллельных частей свёрнутых диполей антена прям катастрофически теряет в усилении. А по расчётам (и моей практике) выходит, что относительно обычного диполя есть потери в максимуме усиления (на 1.5 дБ примерно), но зато диаграмма намного ближе к круговой и сама конструкция весьма компактна. Спасибо заранее!

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2441
  • Репутация: +253/-3
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #1 : 12 Декабря 2013, 00:40:38 »
1. Правильно (давненько мне таких вопросов не задавали  )
   2. Из-за наличия в антенне (любой) недалеко расположенных (условно говоря, ближе полуволны) параллельных частей, но с токами, текущими в разном направлении (например, сворачивание диполя в квадрат, как у Вас) антенна напрямую теряет не столько усиление, сколько сопротивление излучения.
   Если потерь нет, то усиления теряется совсем немного, просто за счет меньшей, чем у полуволнового диполя, направленности (лепестки чуть шире у короткой антенны).
   А вот сопротивление излучения падает катастрофически: ~ в квадрат укорочения раз. В Вашем варианте оно около 10 Ом. В 7 раз ниже полноразмерного диполя.
   Поэтому требования такой антенны к потерям (в проводе антенне, в СУ, и в окружающем пространстве ближней зоны) всемеро жестче, чем у λ/2 диполя. Если Вы сможете их обеспечить, то никакого заметного падения усиления не будет (только полоса уже).
   А если нет, то падение усиления действительно может быть катастрофическим. Например, при суммарном приведенном спортивлении потерь в 10 Ом полный диполь будет иметь КПД 88%, а Ваш укороченный – только 50% (мощность передатчика просто делится между соgротивлением излучения и сопротивлением потерь как в обычном резистивном делителе).
   Это всё давно известно: укороченную антенну надо делать из хорошего (лучшего, чем полноразмерную) материала, использовать СУ с низкими потерями и отодвигать антенну от предметов с потерями на радиус ближней зоны, т.е. хотя бы на 0,16λ.

Оффлайн EW1CL, Георгий

  • ***
  • Сообщений: 48
  • Репутация: +4/-4
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #2 : 20 Января 2014, 12:14:46 »
Игорь Викторович, очень интересная последняя статья, спасибо.
А если дополнить трубу диполя еще и проводами из центра диполя в углы квадратов (как бы конусы от точки питания к ЕН)? И дальше к каждому проводу свою спираль ЕН. Не расширит ли это полосу антенны?
Георгий

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2441
  • Репутация: +253/-3
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #3 : 21 Января 2014, 16:01:26 »
Навскидку, думается, что нет (спирали ЕН одна в другой нехорошо друг на друга в смысле полосы должны влиять). Но не факт, могу ошибаться. Моделировать надо.

Оффлайн R3PAX

  • **
  • Сообщений: 6
  • Репутация: +0/-0
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #4 : 20 Марта 2014, 22:21:10 »
В продолжение темы позвольте несколько вопросов :)

У cobweb два способа согласования 12 Ом точки питания в 50 Ом.
Первый - с помощью трансформатора 12 в 50. Второй - гамма-согласование путём изготовления диполей из двойного провода с перемычками где-то посередине каждого луча.

Я поначалу сделал первый вариант по описанию http://www.karinya.net/g3txq/cobweb/, настраивал трансивером через длинный фидер из RG-58. Удалось, конечно, добиться КСВ почти 1 во всех цифровых участках 5 диапазонов, но что-то смущало :)

Поэтому я попытался сделать второй вариант, уже имея простой анализатор (клон SARK100) и делая замеры в точке питания. Однако, истыкав иголкой всё полотно, так и не смог найти места для перемычек, чтобы поймать везде 50 Ом с нулевой реактивностью. Да и взаимное влияние полотен на настройку оказалось очень заметным. Тем не менее антенна работала чуть лучше первого варианта.

Разжившись кучей ферритовых колец (втч аутентичными FT 140-61), попробовал сделать разные варианты балунов 1:4 и нагрузить их на резистор 50 Ом (включая балун в анализатор "задом наперед"). Во всех вариантах уже начиная с 7 МГц анализатор показывал рост реактивной составляющей при почти неизменных активных 11..13 Омах. К примеру, у одного из них на частоте 29.0 МГц было уже 13-j36, и это один из лучших результатов в целом.

Вопрос такой - поставив такой "реактивный" балун в первый вариант cobweb'а и скомпенсировав его реактивность небольшой несимметричностью отдельных диполей, удастся ли получить приемлемые результаты по работе антенны?
Требования по хорошему полотну и избавлению от железа в ближней зоне я выполнил. Антенна на стеклопластиковой мачте 10 м высотой. Кабель RG-8X.
« Последнее редактирование: 20 Марта 2014, 22:31:01 от R3PAX »

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2441
  • Репутация: +253/-3
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #5 : 24 Марта 2014, 14:07:14 »
1. Гамма-согласование само по себе не убирает реактивность, а только дает точку с Ra = 50 Ом. А получившаяся при этом JXa должна убираться последовательным конденсатором. Разным для разных диапазонов.
А соединить вместе несколько шлейфов гамма-согласований -- труднейшая и не всегда решаемая задача (нерабочие шлейфы вносят очень большую реактивность).
2. Неважно сделанный балун. Сделайте на "бинокле " (двух трубках), у них меньше проблем с реактивностью.
« Последнее редактирование: 11 Июня 2014, 15:56:52 от DL2KQ »

Оффлайн R3PAX

  • **
  • Сообщений: 6
  • Репутация: +0/-0
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #6 : 07 Июня 2014, 16:44:24 »
В общем, в результате многочисленных экспериментов :) пришёл к выводу, что оптимальной конструкцией cobweb является предложенная G3TXQ: одиночным проводом с трансформированием импеданса с помощью guanella balun. Да, у этого варианта чуть уже полоса, нежели у двухпроводного, но зато намного проще настройка. Варьируя длины плеч диполей (удобно, что они все в одном месте) легко добиться почти идеального (45-55 чисто активных Ом) согласования во всех интересующих участках 5 диапазонов.

Оффлайн R3PAX

  • **
  • Сообщений: 6
  • Репутация: +0/-0
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #7 : 09 Июня 2014, 18:40:04 »
Настраивал на цифровые участки анализатором, подключенным непосредственно на выводы балуна, на высоте метра 4. Дальше поднял на 9-метровую стеклопластиковую мачту и сделал замеры на конце 30-метрового RG-8X. Как-то так получилось :)

Оффлайн R3PAX

  • **
  • Сообщений: 6
  • Репутация: +0/-0
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #8 : 09 Июня 2014, 18:40:35 »
28 МГц настроить очень непросто :)

Читающим напоминаю - это трансформировано из ~12 Ом сопротивления антенны!

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2441
  • Репутация: +253/-3
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #9 : 11 Июня 2014, 15:59:27 »
Вполне достойные результаты. Должно работать на уровне нескольких параллельно соединенных диполей.

И да, небольшую реактивность (десяток ... другой реактивных ом) балуна можно и должно скомпенсировать соответствующей расстройкой антенны. Можно и большую, но тут уже могут появиться проблемы с сердечником из-за роста реактивной мощности в нём.

Оффлайн EW1CL, Георгий

  • ***
  • Сообщений: 48
  • Репутация: +4/-4
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #10 : 14 Июня 2014, 11:16:33 »
Наконец подошла очередь для установки на дачном участке вертикала на диапазоны 160 и 80 м. Планировал поставить укороченную
антенну http://dl2kq.de/ant/3-12.htm. Но оказалось, что не смогу выдержать необходимый угол между ЕН и вертикалом и установить шесть растяжек. А при получающемся угле и 4 растяжках параметры существенно хуже.
Поэтому пришла мысль вместо ЕН добавить на вершину мачты стеклопластиковую удочку 6м с миллиметровым проводом, а между мачтой и удочкой - удлиняющую катушку. Модели для 80 и 160м во вложении.
В связи с этим возникли вопросы:
1. Оптимальная индуктивность катушки должна давать резонанс системы на 80м, или удобный для согласования импеданс внизу? Или стремиться к максимальному значению активной части входного импеданса?
2. В антенной мачте не хватает высоты примерно 5м. Если я использую для наращивания 5м сосновый шест, обернув его пищевой алюминиевой фольгой - будет ли это достаточно близко к параметрам алюминиевой трубы 50мм диаметром.
3. Использовать ли в согласующем устройстве внизу мачты на 160м контур с отводом (как в исходном варианте) или поставить П-контур?
Георгий

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2441
  • Репутация: +253/-3
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #11 : 14 Июня 2014, 23:39:52 »
1. Георгий, для двухдиапазонного вертикала это не очень разумный способ. Чтобы верхняя катушка хоть сколь-нибудь повлияла на 160 м она должна быть настолько большой (~100 ... 150 uH), что развалит распределение токов на 80 м. Кроме того, эта катушка должна быть очень высокодобротной. 300 минимум, лучше 500. При добротности 1000 ...200 применение этой катушки вообще бессмысленно из-за больших тепловых потерь в ней.
Попробуйте посмотреть эту статью. Это новая, еще толком не доделанная (и потому еще  отсутствующая в меню сайта) статья, но некоторые мысли из нее могут быть полезны.
2. Думаю, да.
3. Катушка с отводом лучше для укороченной антенны.
« Последнее редактирование: 14 Июня 2014, 23:52:14 от DL2KQ »

Оффлайн EW1CL, Георгий

  • ***
  • Сообщений: 48
  • Репутация: +4/-4
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #12 : 15 Июня 2014, 10:11:25 »
Игорь, спасибо за статью, заставила снова задуматься. Я и сам заметил, что от добротности удлиняющей катушки сильно зависит входное сопротивление на 160м, а это значит и КПД, и полоса.
Можно будет составить диэлектрическую мачту из 2-х 7 метровых окрашенных сосновых шестов, соединенных отрезком трубы.
На 10 -20м у меня все заготовлено для установки вертикала 4,5м с гамма шлейфом и настройкой конденсатором по вашей статье. Устанавливаю на столбе 2,5м врытом в землю, соответственно противовесы на высоте 2,5м настроеные.
На 40 и 30м - вертикальные треугольники с запиткой в боковую сторону.
Есть автоматический тюнер на 100 вт FC-40. Сейчас использую его в городе для работы на G5RV через ШПТЛ 4:1.
Возможно сделаю на мачте что-то вроде флагштока для подъема разных антенн.
И видимо реализую Вашу идею врыть по углам участка столбы по 2,5м для растягивания ЕН.
Георгий

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2441
  • Репутация: +253/-3
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #13 : 16 Июня 2014, 14:08:17 »
от добротности удлиняющей катушки сильно зависит входное сопротивление на 160м, а это значит и КПД, и полоса.
Разумно в таких моделях раз считать с реальной добротностью катушки, другой раз – с идеальной. Разница в усилении между этими двумя расчетами = потери в катушке.

Оффлайн EW1CL, Георгий

  • ***
  • Сообщений: 48
  • Репутация: +4/-4
    • Просмотр профиля
Re: Укороченные антенны
« Ответ #14 : 16 Июня 2014, 15:13:50 »
Да и потери в проводах антенны тоже можно прикинуть, заменяя реальный материал, на материал без потерь.
Жаль, что для системы противовесов точность таких расчетов весьма приблизительная :(
Георгий