Антенны на 160 метровый диапазон картины

Диапазон 160 метров, выделенный начинающим коротковолновикам для освоения азов любительской радиосвязи, имеет одно крупное преимущество перед другими диапазонами и один крупный недостаток. Преимущество состоит в том, что изготовить и отладить приемно-пере-дающую аппаратуру на этот диапазон проще, чем на другие диапазоны. Это очень важно для начинающего коротковолновика. Но изготовив передатчик или трансивер, он тут же сталкивается с основным недостатком этого диапазона - сложностями в изготовлении антенн. Справедливости ради надо сказать, что с этой проблемой сталкиваются все коротковолновики (независимо от категории их радиостанций и опыта работы в эфире), решившие поработать на диапазоне 160 метров.

Дело в том, что передающая антенна обеспечивает высокий коэффициент полезного действия, если ее размеры сопоставимы с рабочей длиной волны. Скажем прямо, возможность подвесить нормальный полуволновой диполь на этот диапазон имеют очень немногие радиолюбители. Во-первых, для этого необходим свободный пролет между домами не менее 80 м. Во-вторых, для питания этой антенны потребуется коаксиальный кабель примерно такой же длины. И так далее...

Возможное решение проблемы антенны диапазона 160 метров - использование проволочной антенны длиной около 40 м, питание которой осуществляется с одного из концов. Такую антенну можно рассматривать как своеобразный аналог хорошо известного четвертьволнового штыря (GP - Ground Plane).

Антенное полотно имеет вертикальный или наклонный отрезок и горизонтальный отрезок (рис. 1, а, б). Соотношение между этими двумя частями антенного полотна произвольное. В частности, полотно может вообще неиметь перегибов и идти, например, от окна комнаты, где находится радиостанция, прямо на высокое дерево или край крыши соседнего дома. Суммарная длина отрезков А и Б для варианта антенны по рис. 1,а-38 м, а по рис. 1,6 - 43 м.

Первый вариант антенны (рис. 1 ,а) при длине отрезка А=10 м имеет входное сопротивление около 10 Ом. Для ее согласования с 50-омным питающим кабелем используется LC-контур. Конденсатором С добиваются резонанса антенны на рабочей частоте, а подбором положения отвода на катушке L - оптимального согласования питающего фидера с антенной. Контрол ировать резонансную частоту антенны лучше всего с помощью гетеродинного индикатора резонанса, связанного с катушкой L. Согласование фидера с антенной контролируют с помощью измерителя КСВ.

Второй вариант антенны (рис. 1 ,б) имеет более высокое значение активной составляющей входного сопротивления (при длине А= 10 м около 50 Ом), но у него есть и реактивная составляющая. Ее компенсируют переменным конденсатором С. Резонансную частоту этой антенны устанавливают подбором длины полотна.

При выборе варианта антенны следует учитывать два фактора. Второй вариант исполнения этой антенны имеет более высокое входное сопротивление, и, следовательно, она из-за меньшего влияния потерь в «земле» будет более эффективна. Но она и более трудоемка в настройке, так как может потребоваться подбор оптимальной длины полотнаантенны. Впрочем, эту операцию проводят всего один раз.

Для эффективной работы любого из этих двух вариантов антенны необходимо иметь хорошую «землю». В большинстве случаев у радиолюбителя нет возможности установить полноразмерный противовес длиной около 40 м (это было бы идеальным решением). Однако установить противовес длиной в несколько метров возможность есть всегда. Его можно протянуть, например, вдоль стены здания от окна к балкону или между окнами. Для того чтобы такой короткий противовес работал на диапазоне 160 метров, между ним и корпусом передатчика (трансивера) надо включить катушку индуктивности (рис.1,в). Ее индуктивность (она, естественно, зависит от длины противовеса) рассчитывают по программе, написанной для GW-BASIC

10 INPUT«A=»;A
20 INPUT «D=»; D
30 INPUT «F=»; F
40 X=LOG(2000*A/D)-1
50 Y=(F"A/73.1)^2-T
60 Z=3.28*A
70 L=-1490/F^2"(X"Y/Z)
80 PRINT «L«»;L
90 STOP

При запуске программа запрашивает длину противовеса А (метры), диаметр провода противовеса D (миллиметры) и рабочую частоту F (мегагерцы). Результат расчета - значение индуктивности катушки L (микрогенри). Контрольные цифры для проверки правильности введения программы: если А=5 м, D=2 мм, a F=1,8 МГц, то 1=207.5963 мкГн. На практике надо найти такой вариант подвески противовеса, чтобы его длина была как можно большей.

Из-за близости стен к полотну противовеса реальное значение индуктивности катушки скорее всего будет отличаться от расчетного. Вот почему катушку лучше сразу выполнить с отводами и экспериментально подобрать точку подключения к ней противовеса. Можно эту процедуру упростить, включив последовательно с катушкой переменный конденсатор емкостью около 200 пФ. Этим конденсатором противовес настраивают на рабочую частоту. Оптимальную настройку противовеса определяют по минимуму тока в подключенном к корпусу радиостанции вспомогательном противовесе длиной несколько метров. Вблизи от корпуса в него включают простейший высокочастотный миллиамперметр (рис. 1 ,г).

Первичная обмотка трансформатора Т1 высокочастотного миллиамперметра - провод противовеса, пропущенный внутри кольцевого магнитопровода. Вторичная обмотка трансформатора содержит десять витков провода диаметром 0,3 мм. Магнитопровод может иметь внешний диаметр 5-15 мм и начальную магнитную проницаемость от 20 до 1000. Диод VD1 - любой высокочастотный.

Отладив таким образом антенну и противовес, надо попробовать подключить к корпусу передатчика арматуру дома (если он железобетонный), систему отопления и водоснабжения. Это может увеличить эффективность антенны.

РЕКОМЕНДУЕМ ПОЧИТАТЬ:
Антенны на диапазон 160м.-Радиоежегодник. - М.: ДОСААФ, 1983, с. 66-73.
Простая антенна с искусственной «землей». - KB журнал, 1997, ? 2, с. 16,17.
Простая антенна с искусственной «землей». - KB журнал, 1997, ? 3. с. 37.
XUSE ОМ! - KB журнал, 1997, ?4. с. 47.
Коротковолновые антенны. - Радиоежегодник. - М.: ДОСААФ. 1985, с. 165-177.
Степанов Б. Антенна «укороченный диполь». - Радио. 1987, ? 5, с. 19,20.

Холахуп – антенна (в переводе с английского – обруч, кольцо) предназначена для приема слабых сигналов любительских радиостанций в условиях эфирной обстановки индустриального города на 160 метровом KB диапазоне.

Как известно, простые антенны типа GP, Sloper, LVV, всевозможные рамки и прочие антенны хорошо работают на передачу, но плохо работают на прием, так как в условиях большого города воспринимают всевозможные индустриальные помехи, что, в итоге выражается в большой зашумленности эфира (диапазона).

В таких условиях на низкочастотных диапазонах очень трудно реализовать предельную чувствительность своего приемника или трансивера (обычно 0,5…1,0 мкВ). Реальная чувствительность трансивера на диапазоне 1,8 /МГц в условиях большого города ограничивается 10… 15 мкВ. Для отстройки от помех приходиться включать аттенюаторы, применять направленные антенны, специальные фильтры и т.п. Аналогичная картина, хотя и в меньшей степени, наблюдается и на остальных KB диапазонах. На более высокочастотных диапазонах 14 – 28 МГц помех меньше, но они все равно присутствуют и ухудшают условия приема. В сельской местности (вдали от цивилизации) индустриальных помех почти нет, поэтому возможность реализации максимальной чувствительности своего трансивера больше. При этом не происходит модуляции одной принимаемой радиостанции другой и, используя качественный приемник, на одной частотe можно одновременно слушать две-три станции различая их по тембру звучания.

В целях реализации максимально возможной чувствительности радиоприемного устройства на диапазоне 1,8 МГц предлагаю простую кольцевую антенну (хулахуп), работающую только на прием . Указанная антенна отличается повышенной помехозащищенностью, так как не воспринимает магнитную составляющую электромагнитного поля помехи H, уменьшая на эту величину суммарные помехи на входе трансивера.

Наличие ярко выраженного максимума в диаграмме направленности антенны позволяет в ряде случаев даже ослабить помехи. Кроме того, вращая антенну в различных плоскостях можно дополнительно отстроиться от помехи, идущей с определенного направления.

Изменяя положение антенны в горизонтальной и вертикальной плоскости, можно улучшить качество приема и в том случае, когда сигнал и помеха приходят с одного направления, но под разными углами к горизонту. Более того, благодаря настройки антенны в резонанс повышается избирательность приемника, по зеркальным и другим побочным каналам.

Конструкция антенны довольно простая. Для ее изготовления необходим отрезок коаксиального кабеля (РК-75, РК-50) длиной; 4,0 м и диаметром 7-10 мм, у которого, по середине вырезается внешняя виниловая оболочка и медная оплетка («чулок») на расстоянии 10 мм, рис.1.

После чего, указанный отрезок кабеля сматывается в бухту из 4-х витков. Между витками кабеля прокладывается петля связи (незамкнутое кольцо) из любого тонкого монтажного провода.

В результате получается компактное кольцо (хулахул) диаметром около 32 см, которое для фиксации в нескольких местах обматывают изолентой или скотчем, рис. 2.

К двум концам центральной жилы коаксиального кабеля подключается переменный конденсатор С1 обязательно с воздушным диэлектриком (для повышения добротности) и емкостью около 1000 пф. Подойдет 2-х секционный конденсатор от старых радиовещательных приемников 2х495 пф, обе секции которого включены параллельно.

Вход трансивера или радиоприемника подключается к одному концу витка связи, другой конец витка соединяется с корпусом (общим провод или клемма «земля»), рис. 2.

Для сужения полосы пропускания антенны, и, следовательно, лучшей отстройки от помех последовательно с петлёй связи можно включить конденсатор небольшой емкости С2, от величины которого будет зависит добротность всей антенной системы и полоса пропускания.

Как показали эксперименты без конденсатора С2, полоса перекрываемых частот составляет от 1830 до 1870 кГц. При подключении конденсатора С2 = 20пФ полоса пропускания антенны сужается до: 5-10 кГц в центе DX участка 160 метрового любительского диапазона.

Переменным конденсатором С1 вся антенная система настраивается в резонанс, по максимальной громкости принимаемого сигнала. При этом резонанс отчетливо воспринимается на слух. Диаграмма направленности антенны имеет вид восьмерки с ярко выраженным минимумом и максимумом, рис. 3.

Если чувствительности трансивера недостаточно, то на его входе можно добавить усилитель высокой частоты (УВЧ) с коэффициентом усиления К = 20-30 dB. Однако, не следует увлекаться большим усилением УВЧ, так как в этом случае снижается верхняя граница динамического диапазона приемника.

Электрические схемы УВЧ Неоднократно публиковались в радиолюбительской литературе, например, рис.5 и 6. Здесь трансформатор Т1 наматывается на ферритовом кольце 1000 НМ, диаметром 7-10 мм, скрученным вдвое проводом ПЭВ 0,2 мм. Конец одного провода соединяется с началом другого, образуя среднюю точку. Лучшим из транзисторов, работающих в УВЧ является КТ93ЭА (вместо КТ606А), он наиболее линеен из ранее выпускавшихся. Детали, обозначенные звездочкой, влияют на коэффициент усиления УВЧ и подбираются при настройке. В остальном схема особенностей не имеет. При работе с указанной антенной ее можно вращать в пространстве в различных плоскостях, ориентируясь по наиболее уверенному приему DX станции.

С целью исключения экранирования антенны железобетонными перекрытиями антенну нужно вынести хотя бы на подоконник на балкон, конструкция антенны может быть любой, например, такой как приведено на рис 4.

Холахуп устанавливается сверху металлической коробки (дюраль или двухсторонний стеклотекстолит), в которой размещается конденсатор переменной емкости. Ручка настройки выводится на переднюю панель, коаксиальный разъем для подключения приёмника на заднюю панель. Если будет применяться УВЧ, то необходимо предусмотреть выводы для его питания.

Изменив размеры коаксиального кабеля, антенну можно перестроить и на другие любительские или вещательные диапазоны.

Заключение
Раньше в зимнее время на диапазоне 1,8 МГц, особенно, на восходе и заходе солнца получалось так, что я (US0IZ), работая на CQ (общий вызов) не слышал многих корреспондентов: К, W, PY, VK, J А и других, которые меня вызывали. Теперь же получается наоборот - я слышу даже намного больше, чем мне отвечают. Следовательно, предстоит «новый виток спирали» – совершенствование своего передатчика ТХ и передающих антенн.

Творческий процесс продолжается… и так до бесконечности. Такова уж доля радиолюбителя-коротковолновика.

Занимаясь поиском решения задачи одна антенна для WEB-SDR приёмника 0,3-30 мгц нашел в QST за январь 2010 года, описание (со слов автора 100% и эффективно работающая на кратных гармониках, т.е. 160, 80, 40 e.t.c.) L-образной антенны на 160 метров. В принципе не противоречит тому, что я знаю об антеннах, противовесах и фидерах. С учетом поставленной нашим Советом (Черниговского ОО ЛРУ) задачи - помочь максимально возможному числу наших черниговских радиолюбителей принимать участие в Чемпионатах Украины, читай помочь установить антенны на 160 метров, очень актуальный материал.

Сначала рисунок. Теперь пересказ аннотации. Ну, длинна понятно считается для конкретного участка CW, RTTY или SSB. Диапазон такой:-(Хотя схема питания позволяет используя тюнер со стороны шэка добиться хорошего согласования в любом участке. Но тюнер - это только согласование. Максимально эффективна антенна будет работать только на резонансной частоте. Если есть желание просчитать как это будет работать на 80 и 40 метров, то посчитав, вы увидите, что "кратность" соблюдается весьма приблизительно... Теперь о противовесах. Понятно, что чем их больше, тем лучше. И длинна их должна быть похожей на длинну самой антенны. Но по жизни сразу можно сделать вывод, что 99% даже тех, кто живёт в частном секторе позволить себе такую длинну противовеса не могут: если протянуть проволку над огородом соседа еще можно, то закопать ему в огурцы проволоку он вряд-ли позволит. :-(. Поэтому совет только один: как можно больше противовесов как можно большей длинны. Не забудьте, что противовесы, расположенные под полотном самой антенны влияют на формирование диаграммы направленности антенны (конечно не так как у Бэвэриджа:-). Не забудьте просчитать длинну кабеля (подробно здесь: www.gosh-radist.blogspot.com/p/i.html) Ну и последнее: диаметр провода не критичен, его выбирают исходя из соображений механической прочности и веса. Расчёт сделан для 1 мм биметалла. Естественно, высота подвеса будет очень сильно влиять на резонанс, поэтому дальний конец антенны надо снабдить механизмом позволяющим поднимать и опускать антенну несколько раз для точной настройки в резонанс. Общая длина полотна антенны равна 234/f, но это длина в футах, затем калькулятором надо еще перевести в метры получим 39,4м, а это будет четверть волны на 160. Это тот же вертикальный GP с противовесами, но с изогнутой верхушкой. P.S. II UY2RA Как это сделано у меня . У меня сад размерами 11х15 метов. Высота вертикальной части - 11 метров, до поворотки антенны на 10.15.20 метров, потом горизонтальная часть такой же высоты до длины 40 метров ровно. Противовесы (всего три) сначала положил в соответствии со здравым смыслом - изгибами до тех пор, пока не приходилось "поворачивать" под углом 180 градусов. Изначально резонанс был на 1850 и КСВ ниже 1,7 не опустился. Тогда я поменял тактику: противовесы удлинил до расчётных 40 метров, и уложил как бог дал. То есть как нагревательную спираль в электроплитке- зигзагом на поверхности 6Х2 метра в последней части каждого противовеса. КСВ опустился до 1,2 на резонансной частое. А она соответственно опустилась на 1825 кгц..

В одной из своих книг в конце 80-х годов ХХ века, W6SAI, Bill Orr предложил простую антенну - 1 элементный квадрат, который устанавливался вертикально на одной мачте.Антенна по W6SAI была изготовлена с добавлением ВЧ дросселя. Квадрат выполнен на диапазон 20 метров (рис.1) и установлен вертикально на одной мачте.В продолжение последнего колена 10 метрового армейского телескопа вставлен сантиметров пятьдесят кусок стекстотекстолита, по форме ничем не отличающегося от верхнего колена телескопа, с отверстием наверху, что и является верхним изолятором. Получился квадрат у которого угол вверху, угол внизу и два угла на растяжках по бокам.С точки зрения эффективности это наиболее выгодный вариант расположения антенны, которая находится низко над землей. Точка запитки получилась около 2 метров от подстилающей поверхности. Узел подключения кабеля представляет из себя кусок толстого стеклотекстолита 100х100 мм, который прикреплен к мачте и служит изолятором.Периметр квадрата равен 1 длине волны и расчитывается по формуле: Lм=306,3\F мГц. Для частоты 14,178 мГц. (Lм=306,3\14,178) периметр будет равен 21,6 м, т.е. сторона квадрата = 5,4 м. Запитка с нижнего угла кабелем 75 ом длиной 3,49 метра, т.е. 0,25 длины волны.Этот отрезок кабеля является четвертьволновым трансформатором, трансформируя Rвх. антенны порядка 120 Ом, в зависимости от окружающих антенну предметов, в сопротивление близкое к 50 Ом. (46,87 Ом). Большая часть отрезка кабеля 75 Ом расположена строго вертикально, вдоль мачты. Далее, через ВЧ разъем идет основная линия передачи кабель 50 Ом длиной равной целому числу полуволн. В моем случае это отрезок 27,93 м, который является полуволновым повторителем.Такой способ запитки хорошо подходит для 50 омной техники, что сегодня в большинстве случаев соответствует R вых. ШПУ трансиверов и номинальному выходному сопротивлению усилителей мощности (трансиверов) с П-контуром на выходе.При расчете длины кабеля следует помнить о коэффициенте укорочения 0,66-0,68, в зависимости от типа пластиковой изоляции кабеля. Этим же 50 омным кабелем, рядом с упомянутым ВЧ разъемом мотается ВЧ дроссель. Его данные: 8-10 витков на оправке 150мм. Намотка виток к витку. Для антенн на НЧ диапазоны - 10 витков на оправке 250 мм. ВЧ дроссель устраняет кривизну диаграммы направленности антенны и является Запорным Дросселем для ВЧ токов движущихся по оплетке кабеля в направлении передатчика.Полоса пропускания антенны порядка 350-400 кГц. при КСВ близком к единице. За пределами полосы пропускания КСВ сильно растет. Поляризация антенны горизонтальная. Растяжки выполнены из провода диаметром 1,8 мм. разбитого изоляторами не реже чем через каждые 1-2 метра.Если изменить точку запитки квадрата, запитав его сбоку, в результате получим вертикальную поляризацию, более предпочтительную для DX. Кабель использовать тот же, что и при горизонтальной поляризации, т.е. к рамке идет четвертьволновый отрезок кабеля 75 Ом, (центральная жила кабеля подсоединяется к верхней половине квадрата, а оплетка к нижней), а затем кратно полуволне кабель 50 Ом.Резонансная частота рамки при смене точки запитки уйдет вверх примерно на 200 кГц. (на 14,4 мГц.), поэтому рамку придется несколько удлинить. Удлинительный провод, шлейф примерно 0,6-0,8 метра можно включить в нижний угол рамки (в бывшую точку запитки антенны). Для этого надо использовать отрезок двухпроводной линии порядка 30-40 см.Волновое сопротивление здесь большой роли не играет. На шлейфе запаивается перемычка по минимуму КСВ. Угол излучения будет 18 градусов, а не 42, как при горизонтальной поляризации. Мачту очень желательно заземлить у основания.

Антенна горизонтальная рамка