Антенны КВ Всегда стремясь получить максимальную отдачу от любой антенны или антенной мачтовой системы, было решено, что нет никаких причин, по которым провода для крепления мачты нельзя было бы использовать в качестве дополнительных антенных излучателей. Несмотря на то, что оттяжки изготовлены из оцинкованной стали.
Стальные провода не являются лучшим выбором для антенны из-за более высокой стойкости материала, однако они имеют относительно более тяжёлый калибр по сравнению с тем, который использовался для многодиапазонного диполя, что, как надеемся, сводит на нет меньшую проводимость стали.
Антенной, которая больше всего подходила для этого применения, была наклонная антенна (слопер) с диапазоном 40 м, поскольку длина используемого провода была чуть больше 1/4 длины волны при частоте 7 МГц, а слопер с верхним питанием была наиболее удобной установкой, которая в наименьшей степени влияла на основную роль провода — крепление мачты.
Слопер для диапазонов 40 и 15 метров, врезанный в опорный провод мачты
Согласно 18-му дополнению ARRL Antenna Book, существует два определения конструкции слопера: наклонный диполь λ/2 известен среди радиолюбителей как «полный наклонный диполь» или просто «наклонный диполь». Если используется только одна его половина, он становится «наполовину наклонным диполем». Характеристики двух типов наклонных антенн схожи: они обладают некоторой направленностью в направлении склона и излучают энергию под малыми углами, соответствующими горизонту. Поляризация волны вертикальная. Величина направленности будет варьироваться от 3 до 6 дБ, в зависимости от индивидуальной установки, и будет наблюдаться в направлении наклона.
У всех так называемых антенн с половинчатым наклоном есть одна общая черта: они создают проблемы при согласовании. Существует три компонента, которые взаимодействуют друг с другом для получения значения импеданса точки подачи и, следовательно, результата КСВ. Во-первых, длина излучающего элемента или провода, отходящего от мачты, во-вторых, угол, который излучающий элемент имеет по отношению к мачте, и, наконец, сама мачта и другое прикрепленное к ней оборудование.
Конечное значение КСВ регулируется путём изменения длины излучающего провода и угла крепления. Мачта с её антеннами и другим оборудованием предоставляет меньше возможностей для настройки, за исключением усовершенствованной системы заземления и противовеса.
В этом случае при использовании существующего отводящего провода фактически доступна для регулировки только длина излучающего элемента, а положение отводящего провода определяется другими реальными соображениями. В примерах наклонной антенны, представленных в книге ARRL Antenna Book, 18-е дополнение, и в других статьях, угол наклона излучающего провода равен 45 градусам, однако, поскольку положение направляющего провода в этом случае задано равным 55 градусам, эта антенна должна работать с полным сопротивлением нагрузки, которое получается.
Признав, что КСВ может быть не идеальным, цель была простой: получить как можно более низкое значение, учитывая ограничения установки, и использовать ATU для коррекции любого неидеального значения КСВ, насколько это касается трансивера. На частоте 7 МГц относительно короткий 21-метровый отрезок RG213 не должен вносить слишком больших потерь в систему. Например, если бы было достигнуто значение КСВ 3:1 на частоте 7 МГц, дополнительные потери коаксиальной линии составили бы 0,28 дБ, а на частоте 21 МГц дополнительные потери составили бы 0,35 дБ. см. рис. 1 и график 1.
| КСВ | 7,1 МГц при 100 Вт | 21,2 МГц при 100 Вт | ||
| Потеря коаксиальной линии | Мощность на антенне | Потеря коаксиальной линии | Мощность на антенне | |
| 1:1 | 0,357 дБ | 92.116 Вт | 0,631 дБ | 86.479 Вт |
| 1:5 | 0.384 дБ | 91,539 Вт | 0.676 дБ | 85,579 Вт |
| 2:0 | 0,438 дБ | 89,081 Вт | 0,766 дБ | 83,836 Вт |
| 2:5 | 0.502дБ | 89,081 Вт | 0,871 дБ | 81,836 Вт |
| 3:0 | 0,571 дБ | 87.689 Вт | 0,981 дБ | 79,774 Вт |
| 3.5 | 0,641 дБ | 86,282 Вт | 1.094 дБ | 77.729 Вт |
| 4.0 | 0.712 дБ | 84,885 Вт | 1.207дБ | 75,737 Вт |
| 4.5 | 0,783 дБ | 83.509 Вт | 1.319 дБ | 73,812 Вт |
| 5.0 | 0,853 дБ | 82.161 Вт | 1.429 дБ | 71,963 Вт |
Рис. 1. Сравнительные потери в коаксиальной линии для 21-метрового участка коаксиального кабеля RG213 на частотах 7 МГц и 21 МГц при различных значениях КСВ
График 1. Сравнительная выходная мощность системы для 21-метрового участка коаксиального кабеля RG213 на частотах 7 МГц и 21 МГц при различных значениях КСВ для входной мощности передатчика 100 Вт
Строительство
Конструкция очень проста: в существующую оцинкованную стальную проволоку врезаны два изолятора, один вверху, как можно ближе к опоре, а другой ближе к концу крепления к земле. Длина провода между двумя изоляторами составляет около λ/4 на частоте 7 МГц плюс немного. В изолятор, врезанный со стороны заземления, пропущен провод с удлиненными концами длиной около 1 метра, что позволяет легко регулировать конечную длину элемента. После тщательных измерений и регулировки удлинительный провод может быть более аккуратно вставлен в изолятор.
Коаксиальный кабель заключен в защищённую от атмосферных воздействий алюминиевую коробку, которая должна быть устойчива к воздействию самых агрессивных сред и практически не требовать технического обслуживания в течение всего срока службы антенны.
| Фото 3. Внутренний вид защищённой от атмосферных воздействий коаксиальной концевой коробки | Фото 4. Защищённая от атмосферных воздействий коаксиальная клеммная коробка. Распорный блок сзади предназначен для размещения антенного соединения подальше от вышки |
| Фото 5. Сборка торца мачты во время монтажа | Фото 6. Полностью установленный концевой узел мачты |
Измерения
Антенный анализатор AIM 4170C выдал дисплей, который показывал, что антенна находится в шаровой зоне с двумя провалами КСВ; один чуть выше 7 МГц, а другой на частоте третьей гармоники около 20 МГц, чуть ниже 21-метрового диапазона.
Развёртка анализатора всего диапазона ВЧ 3-30 МГц, показанная на графике № 2, показала неожиданное полезное падение в районе 5-6 МГц.
Описание антенного анализатора AIM 4170C:
| КСВ | Коэффициент стоячей волны. |
| Zmag | Полное сопротивление. |
| Rs | Резистивная составляющая полного сопротивления |
| Xs | Реактивная составляющая полного сопротивления также указывает знак + / — значения. Индуктивная — положительное значение, а емкостная — отрицательное. |
| Theta | Фазовый угол между напряжением и током. |
| Потери при возврате | Общая отражённая потеря системы. |
Все показанные результаты получены с помощью антенны Sloper, которая была просмотрена с помощью антенного анализатора AIM 4170C на конце коаксиального кабеля, подключенного к трансиверу.
График 2. Антенный анализатор AIM 4170C КВ спектра от 3 до 30 МГц
График 3. Анализатор спектра ВЧ AIM 4170C от 6,5 до 7,5 МГц показывает, что, хотя антенна не подходит для прямого подключения к трансиверу с линейным ATU, она пригодна для использования с минимальными потерями в линии в диапазоне 40 м
График 4. Анализатор антенного спектра AIM 4170C КВ диапазона 20–22 МГц показывает, что антенна может быть напрямую подключена к трансиверу, однако предполагается, что ATU будет использоваться для работы в диапазоне 15 м
Эксплуатационные характеристики
По слухам, антенна работает так, как и предполагалось, то есть сигналы с востока, особенно сигналы с восточного побережья Австралии (по отношению к Западной Австралии), в целом заметно улучшились по сравнению с многополосным диполем. Считается, что в многополосном диполе на 40-метровом диапазоне в восточном направлении наблюдается небольшой ноль, поэтому всё, чего можно достичь, — это преодоление недостатка в многодиапазонном диполе.
Приведённые ниже графики для диаграмм направленности 40-метровой и 15-метровой антенн были смоделированы, чтобы дать некоторое представление о том, что на самом деле происходит, и, очевидно, не должны восприниматься как истина. Первая модель диаграммы направленности 40-метровой антенны была очень простой моделью, включающей только излучающий элемент и мачту до точки крепления наклонной антенны, что показало почти всенаправленную диаграмму, однако, когда была включена вся конструкция мачты, был получен график ниже, указывающий на некоторую направленность.
Очевидно, это говорит о том, что мачта и любые прикрепленные антенны и оборудование играют значительную роль в конечном результате наклонной антенны. Подтверждение описания антенны в Книге антенн ARRL 18th Addition и решающей роли мачты и оборудования в обеспечении окончательных характеристик наклонной плоскости.
Рис. 2. Диаграмма направленности антенны 40-15 м на частоте 7,15 МГц
Рис. 3. Диаграмма направленности антенны 40-15 м на частоте 21,2 МГц
Заключение
Несмотря на неидеальный оцинкованный стальной провод для антенного излучателя, более высокий, чем была надежда, КСВ антенны показал себя так, как и ожидалось. Было очевидно явное улучшение на 2–3 пункта S в восточном направлении усиления на диапазоне 40 м по сравнению с многодиапазонным диполем. У ATU нет проблем с согласованием антенны как на 40, так и на 15 м. Антенна Sloper также может быть согласована на диапазоне 80 м с сопоставимой производительностью с многодиапазонным диполем, и хотя она не показывает никаких преимуществ, стоит отметить, что она работает так хорошо.
За очень небольшую стоимость теперь доступна дополнительная антенна, которая демонстрирует явное преимущество для определённых условий, где раньше была только растяжка.
Хотя антенна слишком хороша и удобна, чтобы её игнорировать, следует признать, что никакие две из этих антенн не будут одинаковыми из-за различных эффектов, и по мере добавления дополнительных антенн и удаления других, производительность антенны Sloper может ухудшаться.
VK6YSF
