Антенна «Парус» на базе простой DX антенны.

                                        

         Повторяя простую DX антенну, радиолюбители столкнулись с некоторыми трудностями – это в первую очередь очень большие потери при использовании в качестве среднего провода мачту из стальных труб. Например: для диапазона «80» метров необходимо соединить 2…3 трубы по 8 метров. Обычно к нижней трубе приваривают гайку, а верхнюю трубу фиксируют болтом. Токи ВЧ протекают по наружной части труб, а в месте соединения токи проходят малый участок, который равен диаметру болта. Даже если в месте соединения труб будет хороший контакт – потери будут большие, которые резко увеличиваются при наличии коррозии. Один радиолюбитель говорил мне, что он заточил болт на конус (как керно) и место соединения смазал солидолом. Площадь контакта резко уменьшается, а потери растут.

       

Второй проблемой была сложность сделать разрыв на середине мачты, так как стальные трубы имеют большой вес. Приходилось использовать гамма согласование, что делало невозможным использование антенны на других диапазонах. Такие антенны «дышали» на ветру и их параметры постоянно менялись. Мачта должна была быть установлена на мощном опорном изоляторе. При питании мачты в нижней части изолятора отпадала надобность в разрывании её по середине, но КПД антенны ухудшалось, так как излучала только нижняя часть мачты. Хорошие результаты можно получить, если использовать в качестве мачты и среднего провода две трубы по 10 метров из дождевальной установки. Между фланцами заложен лист изоляционного материала (фторопласт, текстолит).

Но, к сожалению, опорные изоляторы и трубы из дождевальных установок для многих радиолюбителей не доступны – они давно сданы как «цветной» металл. Антенна «Парус» сохраняет параметры DX антенны, но устраняет её проблемы. Мачта может быть любая, а в рамку впаивают средний провод, который немного отводят от мачты, что бы она его не «затеняла». Наружная форма рамок может быть любая.

                         Преимущество антенны.

Антенна очень широкополосная. Если на диапазоне «80» метров, на частоте 3,7 МГц получить КСВ 1.0, то на частотах 3.5 и 3.8 МГц КСВ будет не хуже 1,2. Вряд ли другие рамочные антенны будут так хорошо перекрывать диапазон. Соединяя две антенны, мы получаем удвоение усиления. Стр. 394 З.Беньковский и Э.Липинский «Любительские антенны коротких и ультракоротких волн». Теоретически можно получить усиление до 3 дБ. На практике многие радиолюбители получали усиление двойной рамки 6 дБ по отношению к одинарной. Это происходит за счет суммирования (удвоения) токов антенны на среднем проводе.

По результатам испытания двойной и одинарной рамки в г. Сургуте двойная рамка выигрывала 6 дБ. На диапазоне 40 метров. Эти антенны имели вертикальную поляризацию и одинаковое направление. Информацией поделился Сергей (RW9JK). Даже на «двойном квадрате» можно получить только 5,5 дБ.

        Радиолюбители, которые изготовили «Парус» Анатолий из г. Доброполье (US7II) и Николай из Нового Айдара (UR4MHK) пробовали уменьшать мощность до 1…3 Вт. И «0» район продолжал уверено отвечать. Главным излучателем антенны «Парус» является средний провод, который находится в вертикальном положении. Антенна будет иметь вертикальную поляризацию и хорошо работать с дальними станциями. В горизонтальной плоскости диаграмма антенны в виде эллипса. Усиление антенна имеет за счет сужения лепестков в вертикальной плоскости.

                                  Расчёт антенны.

Выбирают такую форму рамок, что бы можно использовать одну мачту. Это будет «ромб» или «треугольник». Сторону «ромба» можно вычислить по простой формуле:

   где L ст. – это длина стороны в метрах, а f частота в МГц.

Например: для диапазона «80» метров L ст. =   22 м.Применяя теорему Пифагора, вычисляем высоту антенны: 

                                                                                     Н=31м.

При такой высоте «ромб» будет иметь одинаковые диагонали и при установке реле можно легко менять поляризацию и углы излучения антенны. Когда линия питания на горизонтальном диагональном проводе, антенна дает возможность эффективно работать с ближними станциями, а на вертикальном проводе с дальними. Мачту высотой 31 метр могут изготовить не   все радиолюбители. А можно ли уменьшить её высоту?

Определим, какая часть среднего провода излучает. Определим периметр одной рамки: L пер. = . 0,915, где L пер. длина периметра в метрах, а f частота в МГц. 0,915 – это коэффициент укорочения рамок. В отличие от одинарных рамок, которые длиннее длины волны на коэффициент к, эти рамки должны быть короче длины волны на 0,915, так как при таком питании рамок происходит значительное смещение частоты вниз. Этот коэффициент есть только в моих публикациях. Его не признают компьютерные программы. Вот почему антенны, рассчитанные на этих программах, работают плохо. L пер. =  0,915=75,2 метра.

Определим излучающую часть диагонали: 75,2:4=18,8м.

Значительно уменьшая высоту антенны, с 31 до 19 метров мы не ухудшаем её работоспособность. Можно ли еще уменьшать высоту антенны? В разумных пределах можно. Токи на концах излучателя длиной 18,8 метров приближаются к нулю, поэтому на концах излучателя длиной до 30% можно сделать изгиб:

                                                       L изгиба =  =2,82

Определим длину прямого участка излучателя:        

                                                      18,8-(2,82 . 2)= 13,16 м.

Значит для диапазона «80» м. высота среднего провода должна быть от 13 до 19 метров, что делает антенну выполнимой. Недостающие метры периметра необходимо вернуть, удлиняя боковые стороны рамок до длины периметра 75,2 м. каждой.

                            Треугольная антенна.

Определим сторону равностороннего треугольника    L сторона в метрах, а f частота в МГц.

Определим высоту антенны: H=L пер.-L+(L:2)=75,2-31,2-15,6=28,4 м.

Аналогично с «ромбом» уменьшаем мачту до 13…19 м.

   

Определим размеры антенны. Например: длина среднего провода будет выбрана 20м. Берем провод ǿ до 3 мм длиной 20 м. и разрываем его пополам изолятором. В месте разрыва будут точки питания. От периметра одной рамки 75 метров отнимаем 20. Берем 2 куска провода ǿ1,5…2.0 мм.  Длиной по 55м. на каждый провод одеваем по ролику или скользящему изолятору. Провода соединяем пайкой между собой – начало с началом, а конец одного провода с концом другого. В точках пайки впаять средний провод и подвесить антенну. Ролик, должен находится от мачты на расстоянии не менее 0,5 м. Конец среднего провода отводят от нижней части мачты не менее чем на 1…2 м. и немного  отклоняют в сторону от вертикали, что бы мачта не «затеняла» средний провод. При помощи растяжек растянуть антенну. Если антенна не помещается на участке, то её можно согнуть по среднему проводу до угла 90˚. Этот способ применили Николай УP4MXK в Новом Айдаре и Анатолий УС7ИИ в Доброполье. Можно горизонтальные неизлучающие части рамок сложить змейкой. Можно укоротить боковые  стороны рамок, например, на 10 метров и вернуть их удлиняя средний провод. Провод отпаять и в этих местах сделать удлиняющие вставки длиной 2.5 м. из двух проводов, которые соединяются на концах. Необходимо принять меры, что бы вставки не обломало ветром.

                            Питание антенны.

Возможны разные способы питания. Хорошие результаты получил Николай УР4MXK при питании антенны проводом ПРППМ длиной12,6 м. с переходом на кабель РК.

Николай УС4МХ в Новом Айдаре применяет ПРППМ произвольной длины. Виктор УР3ЛРП настраивал длину отрезка ПРППМ и получил его длину 11 м. УPЗИX3 применил для питания антенны высокоомную линию произвольной длины и универсальное согласующие устройство.

                      Настройка антенны.

Найти резонансную частоту путем изменения длины среднего провода. Если частота ниже – провод укорачивают в нижней части, а если выше – удлиняют. Удлинять удобно при помощи двухпроводной линии с закороткой на конце. Перемещая её легко находят нужную частоту.

        На базе антенны «Парус»  мною разработана трехэлементная антенна с вертикальной поляризацией, которую можно переключать в любом из четырех направлений. Антенна проходит испытания на радиостанции УУ9ЙЗ в Севастополе на диапазоне «40»м. и дает хорошие результаты.

                                                                       11.11.2010