Эти идеи антенн предназначены для тех, у кого ограничено пространство для размещения радиолюбительских антенн, и кто хочет изготовить свою антенну самостоятельно и недорого, используя обычные бытовые инструменты, используя детали, которые легко достать, и практически не нуждаясь в испытательном оборудовании.
Характеристики этих антенн могут быть такими же хорошими, как у многодиапазонных коммерческих вертикальных антенн, но при этом стоить в разы дешевле. В случае с параллельной проволочной версией (без ловушек) характеристики могут превосходить характеристики коммерческих устройств.
В основе этих антенн лежит 10-метровая удочка из стекловолокна. Важно использовать удочки из стекловолокна, а не из углеродного волокна. Можно использовать более дорогие «Spider Poles», однако обычных недорогих удочек вполне достаточно.
Варианты диапазона
Вертикальная антенна, установленная на земле, будет менее эффективной, чем та, что установлена на столбе и используется с приподнятыми радиальными системами. Однако большинство из нас не захочет загромождать небольшой сад радиальными системами на высоте головы, поэтому часто предпочитают устанавливать вертикальную антенну на уровне земли. На частотах 7 и 10 МГц эффективность вертикальной заземлённой мачты-антенны выше, чем у обычного диполя на высоте 10 метров над землёй, и, как правило, она превосходит диполь для DX-связи. Однако, на более высоких частотах эффективность по сравнению с диполем снижается, но всё равно может быть высокой при благоприятных условиях.
Вертикальные антенны также могут быть изготовлены для использования на диапазонах 80 м и 160 м, однако для большей эффективности (и простоты настройки) их, как правило, лучше использовать в конфигурации «перевёрнутая буква L» с горизонтальным верхним проводом. Вертикальные антенны скромного размера 160 м, как описано ниже, позволят осуществлять обмен сигналами 59 (по EU и ближней AS) в большинстве вечеров при мощности 100 Вт или менее.
Существует несколько «простых» комбинаций, которые хорошо сочетаются для многополосных самодельных вертикалов, примеры, показанные здесь, — вертикальная ловушка для 7 и 10 МГц, вертикальная ловушка для 7, 10, 18 и 24 МГц и вертикальная параллельная проводка для 7, 10 и 14 МГц. Конечно, возможны вариации, например, параллельная проводка для 14 МГц, добавленная к вертикальной ловушке. Четырехдиапазонная вертикальная антенна использует два параллельных провода с одной ловушкой в каждом проводе, одна ловушка настроена на 10,1 МГц, а другая — на 24,9 МГц. Некоторые диапазоны довольно близки по частоте и ограничивают выбор частот, используемых в антенне, например, 24,9 МГц могут конфликтовать с диапазонами 21 и 28 МГц. Одной из возможностей было бы использовать две антенны, одну для 14/21/28 МГц, а другую для диапазонов WARC 10/18/24 МГц.
Трёхдиапазонную антенну для 14/21/28 МГц можно легко сделать, используя ловушку для 21 МГц в проводе для 14/21 МГц с параллельным проводом, отстоящим примерно на 7 дюймов от трубок из стекловолокна для 28 МГц. Автор использует эту антенну для своей станции, прикрепив провода к 7-метровой удочке, установленной на балконе на крыше, с двумя радиальными проводами на каждый диапазон. Трубы из стекловолокна имеют диаметр 6 мм и крепятся с помощью эпоксидного клея в пластиковые блоки с тремя отверстиями, которые используются для крепления деревянных панелей. В свою очередь, они надёжно крепятся к столбу с помощью хомутов.
На одном проводе с вертикальным расположением можно использовать несколько ловушек, однако производительность будет снижаться с каждой добавленной ловушкой. Если ограничить количество ловушек до одной на провод, производительность будет максимальной. Конденсаторы можно использовать повторно, а ловушки легко и дёшево изготовить, так что не стесняйтесь экспериментировать!
Материалы, инструменты и испытательное оборудование
В зависимости от того, какую версию вы производите, необходимы следующие предметы:
шест из стекловолокна, проволока (рекомендуется 32/0,2 провода), рулон чёрной ленты ПВХ, трубка из стекловолокна толщиной 6 или 8 мм (или овальный электрический провод из ПВХ диаметром 16 мм и дюбель диаметром 12 мм), пластиковая труба для сточных вод диаметром 40 мм, эмалированная медная проволока толщиной 14 SWG (2,0 мм) или 16 SWG (1,5 мм) для изготовления ловушек или чуть тоньше для загрузки катушек, конденсатор «дверная ручка» напряжением 25 пФ 7,5 кВ, полипропиленовый садовый шпагат или тонкая верёвка, столб для забора, распорки и кабельные стяжки.
Провод 14-го калибра (2 мм) — это самый большой практический диаметр для намотки катушек на пластиковую трубку диаметром 40 мм, однако самый тонкий провод не должен быть намного тоньше 16-го калибра, чтобы свести потери в ловушке к минимуму.
Помимо ручных инструментов и паяльника, также необходимы:
термопистолет для горячего клея (ловушки), генератор импульсов (ловушки) и антенный анализатор или мост КСВ. При необходимости для проверки конденсаторов и нагрузочных катушек можно использовать недорогой измеритель ёмкости и индуктивности… Измеритель типа LC200A проще в использовании для измерения ёмкости и индуктивности, чем антенный анализатор.
Вы также можете изготовить дроссель для питающей линии в подходящей коробке, необходимы дополнительные элементы: коаксиальный разъём (SO239), две клеммные колодки, ферритовое кольцо (рекомендуется FT240-31 или FT240-43 для более высоких диапазонов, FT240-73 для 160 м) и короткий отрезок коаксиального кабеля RG58 (или более дорогой тефлоновый коаксиальный кабель RG142 для уровней мощности до 1,5 кВт).
Вертикальный параллельный провод
(первое фото вверху справа)
Чтобы свести к минимуму взаимодействие между проводами в параллельной вертикальной проводке, необходимо располагать провода на большом расстоянии друг от друга. Чтобы учесть изгиб опоры под воздействием ветра, рекомендуется расстояние не менее 300 мм. Прокладки можно сделать из овального электрического кабеля шириной 16 мм или трубки из стекловолокна небольшого диаметра — 6 мм или 8 мм будет достаточно. Сам по себе пластиковый кабель довольно хрупкий, поэтому для укрепления места крепления прокладок к опоре необходимо добавить деревянные дюбели. Они должны быть примерно 120 мм в длину и 12 мм в диаметре, и их можно использовать для соединения двух отрезков трубы «встык» или для вставки в трубу с одного конца. Автор использовал отрезки трубы по 480 мм, соединённые «встык», плюс один отрезок длиной 480 мм для верхней опоры. Чтобы уменьшить визуальный эффект от антенны, белая труба покрыта обычной чёрной изоляционной лентой из ПВХ. Распорки крепятся к столбу с помощью пары кабельных стяжек.
Длины проводов рассчитываются по формуле L = 234/F, где F — частота в МГц, а L — длина провода в футах. Эти длины составляют около 33′ 3″, 23′ 2″ и 16′ 7″ для диапазонов 7, 10 и 14 МГц. На практике их длина обычно короче, чем предполагает формула, что хорошо, поскольку в противном случае полюс был бы недостаточно длинным! Однако, вероятно, из-за взаимодействия между проводами, провод 14 МГц должен был быть примерно на 4 дюйма длиннее, чем рассчитывалось. Размер провода не имеет значения, но, вероятно, лучше избегать самого тонкого провода «для подключения», автор использовал провод 32/0.2. Обратите внимание, что проводимость / потери заземления и приподнятые/ заглубленные радиалы оказывают значительное влияние как на производительность, так и на настройку вертикала, установленного на земле.
Начните с одного провода для самого нижнего диапазона (самого длинного провода), примотайте его к удочке по спирали, убедившись, что каждый стык на удочке заизолирован, чтобы она не сломалась, затем загните конец провода для минимального КСВ, добавьте следующий диапазон и обрежьте/загните, наконец, добавьте самый верхний диапазон и обрежьте/загните. Будет некоторое взаимодействие, поэтому лучше загнуть концы, а не обрезать и добавлять лишнюю длину провода.
Траповый вертикал
Трап 10 МГц на вертикале 7/10 МГц (второе фото справа)
Вместо параллельных проводов можно использовать самодельные ловушки (трапы). Коммерческие ловушечные антенны очень популярны, могут быть дорогими и часто плохо работают. Хотя ловушки, по-видимому, обеспечивают преимущество многополосной работы на одном вертикальном полюсе, недостатком является то, что они укорачивают антенну, что, в свою очередь, снижает импеданс источника питания и уменьшает полосу пропускания. Также будут некоторые потери, связанные с каждой ловушкой, однако они должны быть меньше 1 дБ. Общая высота вертикальных ловушек 7 и 10 МГц, показанных здесь, составляет около 26 футов, две верхние секции удочки не используются (открытый наконечник заклеен скотчем, чтобы не допустить попадания дождя).
Конструкция ловушки (трапа)
Для двухдиапазонной вертикальной ловушки 7 и 10 МГц требуется 10.1 MHz trap. Ловушка, показанная ниже, состоит из 18 витков эмалированной медной проволоки толщиной 16 SWG, намотанной на обрезок пластиковой трубы диаметром 40 мм, который был обмотан чёрной лентой ПВХ для минимизации визуального воздействия. Конденсатор «door knob» ёмкостью 25 пФ 7,5 кВ помещён внутри катушки и припаян параллельно с ней.
Начните с 20 витков провода и удаляйте по витку за раз, пока ловушка не начнёт резонировать на частоте 10,1 МГц с помощью сеточного генератора. Растягивайте или сжимайте катушку до тех пор, пока дип-генератор не покажет резонанс в средней полосе частот, при этом катушка и конденсатор работают сами по себе, т.е. без проводов, прикрепленных к концам. Проверьте калибровку dip-генератора по отношению к приёмнику, когда вы убедитесь, что ловушка установлена там, где вы хотите, закрепите катушку термоклеем. К верхней части ловушки был приклеен пластиковый диск для защиты от дождя. Точное значение конденсатора не имеет решающего значения, поскольку конденсаторов в основном в избытке, выбор может быть ограничен значением, которое вы можете использовать. Можно использовать конденсаторы ёмкостью 50 пф с меньшим количеством витков на катушке. Избегайте использования проводных конденсаторов, даже если они имеют номинальное напряжение, поскольку они не выдержат тока. Тип конденсатора, который использовался, показан ниже.
Если вы хотите создать ловушку 24,9 МГц, попробуйте 7 витков по 14 SWG на 40-миллиметровом формирователе с конденсатором 25 пФ. Ловушка, показанная справа внизу, прикреплена к кронштейну из ПВХ с помощью клея-расплава, который хорошо прилипает к этому типу пластика.
Примечание: В различных статьях упоминается о необходимости избегать резонанса ловушки в диапазоне, для которого вы её используете. Указано, что это необходимо для уменьшения потерь и пикового напряжения на ловушке. Когда ловушка настроена «сама по себе», резонансная частота будет уменьшена при использовании в антенне, например, резонансная частота ловушки, настроенной на 24,9 МГц, была уменьшена до 21,5 МГц в этой антенне.
Онлайн-калькулятор F, L и C, который может быть полезен, можно найти по адресу: http://www.daycounter.com/Calculators/LC-Resonance-Calculator.phtml
и калькулятор намотки катушки по адресу:
http://www.66pacific.com/calculators/coil-inductance-calculator.aspx
Хотя возможно использовать ловушки из коаксиального кабеля, катушечные и конденсаторные ловушки имеют меньшие потери и большую управляемость мощностью. Предыдущая ловушка, изготовленная из коаксиального кабеля RG58, демонстрировала ползучесть КСВ при уровнях мощности от 200 до 300 Вт.
Нет необходимости в дополнительном защитном покрытии от непогоды на ловушках, дождь не влияет на производительность, насколько показывает индикация КСВ.
Управление мощностью
Вышеуказанные ловушки были протестированы при ограничении мощности в 400 Вт без каких-либо признаков изменения КСВ или каких-либо других нежелательных проблем. Ловушки, изготовленные из конденсаторов типа «door knob» 7,5 КВ, должны обеспечивать мощность 1 кВт и, возможно, больше. Доступны конденсаторы более высокого напряжения, но они, как правило, большие и тяжёлые.
Обрезка проводов и настройка антенны (trap vertical)
В отличие от вертикальных параллельных проводов, в вертикальных ловушках начните с самой высокой полосы (кратчайшего провода) и согните / обрежьте провод для оптимального соответствия, затем припаяйте ловушку к проводу и добавьте 5 или 6 футов провода на конце. Убедитесь, что верхний диапазон по-прежнему хорошо совпадает, затем отогните / обрежьте провод от наконечника для нижнего диапазона.
Если вы хотите попробовать двухпроводную антенну с двумя ловушками для 24/18 МГц (один провод) и 10/7 МГц (другой провод), порядок сборки следующий:
Отрежьте/подрежьте провод на 10 МГц, добавьте ловушку на 10 МГц, затем добавьте провод-наконечник и подрежьте его для 7 МГц. Затем добавьте и подрежьте параллельный провод на 24,9 МГц, наконец, добавьте ловушку на 24,9 МГц и подрежьте соответствующий провод-наконечник для 18 МГц. Эта комбинация работает довольно хорошо, хотя минимальный КСВ на 18 МГц составляет около 1,7:1.
Вертикали для 80 м и 160 м
Вертикальные антенны с нагрузкой для 160-метровых и 80-метровых диапазонов были популярны в течение нескольких лет, и их легко изготовить. Для достижения максимальной эффективности нагрузочная катушка обычно устанавливается в верхней части вертикального шеста, а от катушки тянется горизонтальный провод. Возможны несколько комбинаций вертикальных и горизонтальных проводов. Например, для 160-метрового диапазона можно использовать вертикальный провод длиной 25 футов, катушку 64 мкГн и горизонтальный провод длиной 45 футов или катушку 132 мкГн и горизонтальный провод длиной 25 футов. Хотя это затрудняет расчёт длины проводов, использование 3 или 4 проводов в виде «спиц» в верхней части катушки улучшит производительность по сравнению с одним проводом. 40-футовый вертикал с проводами 4 х 50 футов от верха вертикала будет резонировать на 160 м без использования загрузочной катушки, однако такое распределение проводов непрактично на многих современных участках размером с сад.
Поскольку полоса пропускания загруженных антенн очень узкая, особенно одной на 160 м, любое изменение значения катушки или перемещение полюса повлияет на резонансную точку. Старайтесь использовать в катушке медную эмалированную проволоку как можно большего диаметра (для минимизации нагрева), а также старайтесь держать антенну подальше от других антенн и металлических конструкций.
Устройства, аналогичные предлагаемым размерам для 160 м, также могут быть рассчитаны для 80 м, хотя полная четвертьволновая «L» (без использования загрузочной катушки) не слишком велика для установки во многих садах. Совет … используйте достаточно длинную горизонтальную проволоку, чтобы её можно было опустить в пределах вашей досягаемости с помощью шнура и шкива, это намного проще, чем опускать удочку каждый раз, когда вы хотите перейти в другую часть диапазона.
Расчёт размеров для 80/160 м
Существует несколько онлайн-калькуляторов размеров короткопроволочных антенн и загружаемых катушек, одним из примеров является страница M0UKD с калькулятором намотки катушки. Есть измеритель индуктивности, который удобен для проверки катушек, но для всех практических целей нагрузочная катушка не обязательно должна иметь точное значение, поскольку антенна будет настроена путём регулировки верхнего провода.
Соответствует вертикальной нагрузке 160 м (или 80 м)
В отличие от более высокочастотных вертикальных антенн, у которых волновое сопротивление обычно не сильно отличается от 50 Ом, и можно легко добиться приемлемого согласования, при использовании нагруженной вертикальной антенны для 160 м волновое сопротивление должно быть намного ниже 50 Ом. Насколько ниже, зависит от количества используемых радиальных элементов. В авторском случае при использовании неидеальных радиальных элементов волновое сопротивление 160-метровой «перевёрнутой L»-антенны длиной 25 футов + 25 футов составляло 21 Ом.
Для согласования подачи сигнала 21 Ом с коаксиальным каналом 50 Ом был добавлен дроссель примерно 3 мкгч в точке подачи (нижний конец вертикального провода к точке радиального соединения). Метод настройки довольно прост, если вы используете антенный анализатор. Дроссель 3 мкг был изготовлен путём намотки 7 витков эмалированной медной проволоки толщиной 2 мм вокруг аэрозольного баллончика с образованием открытой катушки диаметром примерно 80 мм, которую можно было сжимать / настраивать с помощью Ty-rapps (баллончик используется не как катушкообразователь, а только как средство намотки катушки с воздушным сердечником …), величина варьировалась примерно от 1,5 мкг до 4 мкг в зависимости от того, насколько сжатой была катушка. Ниже по странице есть изображение катушки. Для 80 м должно хватить соответствующей катушки вдвое меньшего размера.
Чтобы отрегулировать согласующую катушку, сначала вам нужно будет отрегулировать верхнюю часть загруженной антенны без установленной согласующей катушки. Подключите антенный анализатор непосредственно к точке питания, используя как можно более короткий коаксиальный кабель, затем отрегулируйте верхний провод антенны до тех пор, пока реактивное сопротивление (X) не станет настолько близким к нулю, насколько это возможно на частоте, на которой вы хотите, чтобы антенна работала. Обратите внимание, что X = 0 — это резонансная точка, которая может находиться не там, где происходит минимальное КСВ. На этом этапе КСВ будет довольно высоким, примерно 2,5:1, что является типичным. Резистивная составляющая (R), отображаемая на анализаторе, вероятно, составит около 20.
Оставив анализатор настроенным на резонансную частоту, добавьте катушку поперёк точки подачи и сжимайте катушку до тех пор, пока резистивная составляющая не станет равной 50, КСВ должно значительно упасть при достижении R = 50. Затяните тяги, чтобы закрепить катушку в этой точке сопряжения.
Обратите внимание, полоса пропускания короткого вертикала на 160 м будет очень узкой, такой же узкой, как + /- 10 кГц для КСВ 2:1, вероятно, с антенной 25 футов плюс 25 футов.
Монтаж
Стойка крепится к деревянной стойке квадратного сечения с помощью многоразовых кабельных стяжек (тяп-ляп) и будет самоподдерживаться. Имейте в виду, что большинство кабельных стяжек класса «Сделай сам» могут быть недостаточно прочными для использования в этих целях. Для ветреных мест можно добавить оттяжки. Они не должны быть сложными, полипропиленовый садовый шпагат, прикрепленный к пластиковым колышкам для палатки, достаточно хорош при любом ветре, кроме самого сильного. Убедитесь, что натяжные тросы достаточно прочные, некоторые пластиковые садовые бечёвки настолько непрочны, что их можно легко порвать вручную.
Радиалы
Как и всем наземным вертикальным антеннам четвертьволнового диапазона, этой нужны радиалы, и чем их больше, тем лучше. В настоящее время у автора есть 16 радиалов произвольной длины, вкопанных в газон и соединённых с заземляющим стержнем, установленным в старый цветочный горшок. Горшок покрыт плиткой из песчаника. Для заглублённых радиалов можно использовать любой недорогой провод. Для радиалов у автора используется провод 32/0,2 в изоляции из ПВХ, припаянного к проволочному кольцу, сделанному из того же провода. Изоляция, конечно, не нужна для подземных радиальных проводов. Подземные радиалы не обязательно должны быть длиной в четверть длины волны, так как почва их дестабилизирует. Провода длиной в две трети длины приподнятого радиала оптимальны, если они закопаны в почву на 2 или 3 дюйма (22 фута против 33 футов на частоте 7 МГц), однако, если вы не можете установить радиалы такой длины, закопайте столько, сколько сможете, любой подходящей длины.
Линия подачи
Антенна подключается к коаксиальному кабелю RG213 через пластиковую распределительную коробку. Распределительная коробка включает в себя дроссель из ферритового кольца для минимизации токов во внешней оплётке коаксиального кабеля. Дроссель изготавливается из 8 витков коаксиального кабеля RG316 (или RG142 для QRO) на ферритовом кольце FT240-43 (или FT240-73 для нижних диапазонов). Покройте концы коаксиального кабеля жидкой изоляционной лентой, чтобы избежать коррозии.
Результаты
Вертикальная антенна с параллельными проводами имеет хороший КСВ во всех трёх диапазонах с минимальным значением около 1,2:1. Вертикальная антенна с двумя диапазонами имеет минимальный КСВ около 1,3:1, который возрастает до 1,6:1 на границах диапазонов. Четырёхдиапазонная антенна (два параллельных провода, по одной ловушке в каждом) даёт аналогичные результаты, за исключением того, что в диапазоне 18 МГц минимальный КСВ составляет около 1,7:1. Антенна диапазона 160 м даёт идеальное согласование в резонансе, но имеет очень узкую полосу пропускания.
Результаты работы в эфире во многом соответствуют результатам работы наземных вертикальных антенн. На частоте 7 МГц вертикал обычно на 2-3 S лучше, чем у диполя с вершиной 30 футов для станций DX, и часто сильнее в Европе. На частоте 10 МГц разница меньше, но в целом применимо вышеупомянутое. На частоте 14 МГц антенна хуже на 2-3 единицы S для многих сигналов ЕС, однако DX обычно лучше для вертикальных сигналов. Вертикальная антенна длиной 25 футов с горизонтальной антенной длиной 25 футов и нагрузочной катушкой 132 мкГн обеспечивает передачу сигналов S9 по всей Европе после наступления темноты при мощности до 100 Вт.
DX отработаны за месяц с 60 Вт CW, в том числе:
7 МГц: 4X4, 3B8, 5R8, 5H1, 9M2, 9M6, FS, A45, VR2, VY2, VK, ZL, BV4, J88 и SU
10 МГц: 6W6, XU7, P40 и ZF2
G4AON

