Антенны КВ Публикация выполнена в форме диалога, то есть — конкретный вопрос и ответ от первого лица по теме устройства заземления для использования в радиолюбительских целях с антеннами.
• Допустимо ли иметь как приподнятые, так и заземляющие радиалы?
Да. Но при наличии всего нескольких радиалов (менее 8 радиалов на антенну) любые радиалы, соприкасающиеся или очень близкие к земле, снизят эффективность системы.
• Заземляющий стержень на стыке радиалов вредит или мешает?
При менее чем 8 приподнятых радиалах заземляющий стержень, подключенный к общему стыку радиалов, безусловно вредит FS! Это простое измерение. Я добавил перемычку, соединяющую три шестифутовых (или около того) заземляющих стержня с общей точкой радиалов, и измерил довольно заметные потери FS!
• Должен ли экран коаксиала оставаться «плавающим» к радиалам или заземляться?
В небольшой приподнятой системе экран обязательно должен плавать от любого заземляющего соединения вместе с радиалами для максимальной эффективности. Фидерной линии нужен дроссельный симметрирующий трансформатор, чтобы предотвратить протекание тока по внешней стороне экрана. Имейте в виду, что даже когда я это сделал, эффективность все еще была невысокой по сравнению с той же системой с большим количеством радиалов.
• Помогает ли настройка радиалов с помощью измерителя, такого как Autek, или это не имеет значения?
Я настроил радиалы, которые у меня были, потому что коэффициент скорости в проводе уменьшается из-за потерь на земле. Я понятия не имел, насколько добавленные потери почвы изменят Vp в проводах. Резонансный радиал оказался немного короче 234/f. Я настроил свои радиалы, используя противоположные пары в качестве временного низкого диполя.
• Помогает ли нагружать короткие приподнятые радиалы катушкой?
С одной стороны, это вообще не помогает. Это ничем не отличается от добавления катушки к излучателю. Помните, что точка питания находится последовательно с антенной и радиалами. С какой стороны от точки питания катушка идет, вообще не имеет значения, если фидер изолирован с помощью дроссельного симметрирующего устройства.
Если фидер НЕ изолирован с помощью дроссельного симметрирующего устройства, расположение катушки влияет на эффективность и резонанс. Катушка должна быть на радиалах. Но в этом случае эффективность страдает еще больше, потому что путь заземления через коаксиальный кабель к земле добавляет потери.
Самая плохая антенна, которую я измерял, имела четыре радиальных элемента 1/8 wl, тщательно резонировавших с индуктором с высокой добротностью (Q>400). Это было наиболее важно для заземления линии питания (или заземления заземляющего стержня), и даже при максимально возможной изоляции с двумя дросселями линии питания она никогда не равнялась и не превосходила два или четыре приподнятых полноразмерных радиальных элемента. У нее также была меньшая полоса пропускания.
Четыре приподнятых радиальных элемента в оптимизированной системе были примерно на 5 дБ ниже, чем 60 радиальных элементов, просто лежащих на земле или зарытых в нее, и с 60 радиальными элементами мне не нужно было беспокоиться о заземлении радиальных элементов.
Это не доказывает, что приподнятые радиальные элементы никогда не могут «работать», это просто доказывает, что они не работали эффективно здесь (и в двух других местах), независимо от того, насколько тщательно я заботился о системе… если только я не использовал больше 20 или 30 радиальных элементов. Я считаю, что военные тестировали приподнятые радиалы (как сообщил N7CL), и их результаты были почти такими же, как мои.
W0 на 40 метрах также сообщил, что заменил приподнятую систему на станции BC в Индиане и обнаружил то же самое, что и я. Он сказал, что им пришлось объяснить FCC, как они внезапно получили несколько дБ в FS от системы (приподнятой системы), которая должна была быть идеальной. Станция BC, на которой я заменил радиалы, использовала шесть приподнятых радиалов на вышку и получила выигрыш от 3 до 7,5 дБ во всех точках полевых испытаний после замены, несмотря на то, что она была представлена как 100% эффективная при использовании приподнятой системы.
LB упомянул, что неэффективность приподнятых радиальных линий связана с «разбалансировкой» тока в радиальных линиях. Я не согласен с этим утверждением. Излучение не является основным источником потерь в системе, независимо от того, что показывает измеритель тока, если только радиальные линии не находятся на большом расстоянии над землей или если только не используется сильно несимметричная приподнятая радиальная система.
- Подавление полей излучения и индукции — это проблема, связанная с расстоянием. Независимо от того, насколько хорошо ток «сбалансирован» в радиальных линиях, радиальные линии связываются через излучение со всем, что находится между нулем и несколькими радиальными длинами в некоторых направлениях. Они также связываются с чем угодно в пределах большой доли длины волны индукционными полями, даже если ток идеально сбалансирован. Предположим, у нас есть пара радиальных линий длиной 1/4 wl на 160 метрах, длиной 120 футов. Если ток идеально сбалансирован, поля излучения и индукции только компенсируют более длины волны или около того от двух радиальных линий в большинстве направлений! Это несколько сотен футов. Расстояние до дальней точки должно быть по сути равно всей области с равными и противоположными зарядами и движениями зарядов, в противном случае происходит сцепление. Например? Предположим, что мы находимся на 1/2 пути на одном радиале на уровне земли, и радиал находится на высоте десяти футов. Мы всего в ДЕСЯТИ ФУТАХ от одной области одного радиала и в 120 футах от области, несущей равные и противоположные токи! Излучение никак не отменяется, и индукционные поля не отменяют. Этот радиал движет землю под ним почти так же, как другой радиал не существует, за исключением того, что другой радиал уменьшает движущий ток вдвое. Потери были бы (рассматривая только ток) уменьшены всего на шесть дБ вторым радиалом по сравнению с всего лишь одним радиалом. Конечно, это не идеальный анализ, который учитывает только ток. При 60 радиалах плотность тока была бы 1/60 значения при использовании одного радиала. Потери уменьшаются на квадрат плотности тока или в 3600 раз (уменьшаются почти на 35 дБ). Вышеизложенное слишком упрощено, но оно все еще иллюстрирует большую разницу в потерях мощности, возможную, когда ток распространяется, а не концентрируется в одной области среды с потерями. В других направлениях, при наличии всего нескольких радиальных линий, излучение НИКОГДА не подавляется полностью, независимо от расстояния. Вот почему 1/4 заземляющая плоскость с четырьмя идеально разнесенными и равными радиальными линиями тока имеет искаженную картину. Конечно, эффект хуже, когда антенна прижата к земле, и вот почему ВСЕ знающие книги всегда предупреждали, что заземляющая плоскость антенны должна быть как минимум на 1/2 з. д. выше земли. Этим старичкам приходилось использовать измерители, потому что у них не было компьютеров! Главное помнить — расстояние. Расстояние от точки интереса до областей проводников (радиальных линий), несущих равные и противоположные заряды или движения зарядов, должно быть абсолютно одинаковым, чтобы произошло полное подавление. Связь с землей по сути одинакова, независимо от того, сбалансированы ли токи или нет, хотя потери на земле могут быть уменьшены, ЕСЛИ земля под проводами и вокруг них однородна и нет других проводников, соединяющихся с радиальными линиями. Сомневаюсь, что у кого-то такая ситуация.
- Если земля под или где-то рядом с радиалами НЕ однородна, и если вокруг радиалов есть другие проводники, минимальное дальнее поле возникнет, когда радиалы намеренно не сбалансированы. Если окружающая среда не идеальна, повторное излучение от окружения радиала НЕ будет равным. Сбалансированный ток гарантирует излучение в дальнем поле в этом состоянии, что, как я подозреваю, является чрезвычайно распространенной ситуацией. На самом деле тенденция радиалов заключается в том, что они имеют НАИМЕНЬШИЙ ток в наименее эффективных радиалах. Ток фактически перемещается в «более эффективные» радиалы сам по себе. Принуждение тока к равному значению может фактически переместить ток в области наибольших потерь и достичь прямо противоположного тому, что было теоретически высказано, поскольку большая часть потерь — это потери в ближнем поле, и на них НЕ влияет подавление излучения в дальнем поле.
- Нет абсолютно ничего, что указывает на недостаточную эффективность, если не делать ничего, кроме недостаточного количества радиалов, что просто означает, что плотность тока в почве с потерями под радиалами сосредоточена в меньшей области. Концентрированный ток (и электрические поля) всегда увеличивают потери для данной среды, окружающей антенну.
Я хотел бы снова напомнить всем, что НИ в одной из последних статей по противовесам нет подтверждающих данных о напряженности поля реальных испытаний A-B на одной системе… даже грубого испытания. Без подтверждающих данных все это является всего лишь личным мнением о том, что может происходить на самом деле.
Из-за сложностей, связанных с потерями в ближнем поле, даже если одна система работает (и даже если она НЕ работает), никто не может сказать, что то же самое применимо к другим системам. Это особенно верно в небольшой области со всеми видами других проводников вокруг антенны.
Мои измерения не доказывают, что приподнятые системы никогда не работают. Они просто доказывают, что они не работали у меня (и в нескольких других случаях), независимо от того, насколько тщательно они установлены. Это было верно на открытом пастбище, где не было ничего вокруг на длину волны или больше, и в двух средах с каменистой почвой.
Единственное, что мы знаем наверняка, это то, что при использовании большого количества радиальных линий система становится некритичной и практически всегда работает с максимально возможной эффективностью для данного местоположения. При использовании всего шестидесяти радиальных линий длиной 1/4 wl раз за разом доказывалось, что эффективность приближается к 100%. Это мы знаем.
Все остальное — догадки. К сожалению, догадки не согласуются с физикой, которая отлично работает для всего остального в мире.
Я устанавливал радиостанции, системы двусторонней связи и системы кабельного телевидения. У нас почти никогда не было сбоев из-за молний даже на сотнях сайтов, многие из которых пострадали от прямых попаданий. Ключ больше в том, как сайт подключен, чем в причудливых трюках.
Естественно, мы проверяем нашу систему заземления, чтобы убедиться, что мы делаем все возможное, чтобы избежать повторения.
Если вы хотите быть в безопасности, проведите ВСЕ кабели, которые входят в здание, через металлическую переборку. Используйте заземленные разъемы на переборке и защитите телефонные и силовые провода с помощью MOV.
Каждый кабель, входящий в переборку, должен иметь обмотку соленоида с использованием нескольких витков проводника, расположенных на расстоянии нескольких футов от других кабелей и подвешенных в воздухе. Кабели должны быть закопаны на некоторое расстояние перед входом в здание.
Если вы не можете закопать линию питания, по крайней мере, добавьте одну большую петлю коаксиала. НЕ заземляйте заземление башни на заземление здания, если они не находятся ближе, чем на 50–100 футов друг от друга. Если они находятся близко, соедините башню с заземлением станции и установите большой заземляющий мат из толстой медной проволоки. Провод AWG номер восемь хорошо закапывается по прямой линии вдали от здания и башни.
Используйте несколько глубоких стержней, расположенных на расстоянии нескольких футов друг от друга, соединенных широким медным фартуком. НИКОГДА не используйте оплетку для заземляющих проводов. Ваш маленький (даже мокрый) заземляющий стержень — это как будто вообще ничего нет для заземления!
Помните, что все (включая сантехнику или любые другие проводники) должно входить в здание около переборки и быть надежно заземлено на переборке с помощью широкой медной накладки. Крайне важно, чтобы коаксиальные разъемы были правильно установлены, заземлены на вышке там, где они выходят из вышки (на уровне земли) и правильно затянуты. Добавление устройств защиты от грозовых перенапряжений — пустая трата времени и денег на коаксиальных линиях, ЕСЛИ они правильно установлены и обслуживаются.
Если вы можете получить копию Справочника по вещанию NAB, в нём подробно описана правильная конструкция станции.
• Полив, чтобы почва вокруг медного стержня всегда была влажной. 7/8-дюймовый фидер Heliax также был заземлён на башне наверху, а также в точке ниже, где он изгибается, чтобы выйти из башни и войти в комнату передатчика.
Я надеюсь, что Heliax не покинет башню над уровнем земли, если только вы не заземлите его в нескольких точках после того, как он выйдет из башни!
• После удара молнии мы проверили все соединения, чтобы убедиться, что контакты хорошие, и теперь установили 10-миллиметровый медный кабель напрямую от молниеотвода к медному проводу в земле.
Вероятно, пустая трата времени. Башня и так является хорошим широким проводником для молнии.
• Мы также заказали сетевой фильтр, который будет установлен на входе в здание.
Хорошая идея. Просто убедитесь, что линии электропередач, линии питания, телекоммуникационные линии и даже водопровод — все входят в одну и ту же зону и ВСЕ надежно соединены друг с другом. НЕ прокладывайте отдельное заземление в здании от башни до стойки!!!!! Все внутри здания можно заземлить на переборку, а переборку — на землю. Но никогда не прокладывайте изолированный провод, который не привязан к переборке снаружи здания!!
• Вопросы: Я могу заземлить на верх здания, но что мне делать с радиальными?
Если вы используете резонансные приподнятые радиальные и только несколько радиальных, заземление на здание может фактически ПОВРЕДИТЬ вашему сигналу. Ожидайте примерно на 4–8 дБ меньше сигнала с небольшой приподнятой системой по сравнению с большой обычной радиальной системой, независимо от того, какие хитрые трюки используются для улучшения производительности.
Я бы рекомендовал заземлить на здание и добавить кучу радиальных (не менее 30) либо приподнятых, либо лежащих на земле. Используйте как можно больше прямых и длинных, насколько это возможно.
• С точки зрения производительности он, похоже, превосходит наклонные антенны, диполи и другие обогреватели облаков. Он не будет конкурировать с лучами, но в любом случае на 80 метрах лучей не так много.
Я не знаю, как это относится к 80 метрам, но у меня есть обширные данные по 160 метрам, полученные во время серии тестов каждое утро на 160 метрах с VK3ZL и ZL2REX, а также другими станциями DX.
У меня есть пара фазированных диполей на 250 футах на 160 метрах. Это, безусловно, должно квалифицироваться как своего рода луч, поскольку он показывает усиление около 5 дБ по сравнению с одним диполем на 250 футах.
Мой четырехугольник равен или превосходит высокие фазированные диполи в 72% случаев, когда я включаю пики диапазона восхода Солнца. Когда я выбрасываю эти пиковые времена из данных, четыре квадрата превосходит диполи примерно в 97% случаев.
Эти цифры основаны на более чем 400 отчетах от DX на 160 метрах, собранных за период в шесть месяцев.
При плохой системе заземления все наоборот. Используя четыре приподнятых радиала на тестовом вертикале, высокий диполь раз за разом «вышибал начинку» из вертикала. ТОТ ЖЕ САМЫЙ диполь никогда не побеждал вертикал с радиалами 60 1/4 wl, если только это не было QSO в пределах нескольких сотен миль.
Измеритель напряженности поля подтвердил изменение на шесть дБ в FS при добавлении 60 слегка заглубленных радиалов по сравнению с той же антенной с четырьмя приподнятыми радиалами. Я никогда не измерял один радиал, но с двумя радиалами FS приближался к 10 дБ вниз. Это было с антенной на абсолютно чистом открытом пастбище.
• О!… Я забыл упомянуть наклонную часть. ON4UN утверждает, что если вы отклоняетесь от вертикали более чем на 19-20 градусов, вы теряете вертикальную составляющую.
Вертикальное излучение при наклоне провода на некоторый угол от истинной вертикали всегда ослабляется меньше, чем косинус угла. Например, при наклоне в 45 градусов затухание поля составляет: cos45 log20 или .707 (косинус угла 45 градусов) умножить на log20 (формула для изменения напряжения, выраженная в дБ). Излучение на 3 дБ ниже или меньше при наклоне провода в 45 градусов. При отклонении на 20 градусов от вертикали излучение будет cos 20 умножить на log20 или .54 дБ ниже в худшем случае. Антенна не теряет значительной вертикальной составляющей, пока угол не приблизится к 45 градусам. Это то же самое, что заставляет перевернутую V оставаться в основном горизонтально поляризованной с углами при вершине более 90 градусов.
• Я использую только один радиал. Нет особого преимущества в добавлении большего количества радиалов.
За исключением примерно десяти- или двадцатикратного увеличения эффективности! Я не могу себе представить, чтобы один радиал работал эффективно, даже над солёной водой.
Этот текст найден OK1RR где-то в интернете, автор неизвестен
