Антенны КВ Установка антенны для работы на КВ-диапазоне, пожалуй, является самым сложным аспектом создания базовой КВ-станции. Горизонтальная проволочная полуволновая дипольная антенна — одна из самых простых в установке КВ-антенн, она обеспечивает очень хорошие характеристики, что делает её очень популярным выбором среди радиолюбителей.
-
Старайтесь держать диполь подальше от других проводников, особенно длинных и линейных, таких как водосточные желоба, или хотя бы старайтесь не располагать диполь параллельно таким проводникам.
-
Диполь обеспечивает низкие углы излучения для хорошего распространения сигнала за горизонтом, когда он находится примерно на половине длины волны над землёй. На более низких высотах диаграмма направленности излучения становится более вертикальной и всенаправленной.
-
Самые сильные сигналы распространяются параллельно антенне или под прямым углом к направлению провода диполя, и вы можете установить диполь так, чтобы эти самые сильные сигналы распространялись в нужном направлении.
-
Обязательно загерметизируйте все разъёмы, которые будут подвергаться воздействию окружающей среды, чтобы избежать попадания воды в коаксиальную линию подачи.
-
Наконец, очень важно настроить дипольную антенну на диапазон частот, в котором вы собираетесь работать!
Подстройка дипольной антенны подразумевает регулировку длины антенны в соответствии с рабочей частотой. Общая длина диполя должна составлять чуть меньше половины длины волны в рабочем диапазоне.
Если диполь правильно подстроен под рабочую частоту, то сопротивление в точке подключения антенны будет близко к сопротивлению фидерной линии. Если сопротивление фидерной линии и точки подключения антенны совпадают, то ваша антенная система будет эффективно передавать мощность и излучать. Если настройка не соответствует рабочей частоте, то импедансы будут плохо согласованы, и часть мощности вашего передатчика будет отражаться обратно в линию питания, а не излучаться в виде радиочастотной энергии.
КСВ: почти во всех антенных системах будет наблюдаться хотя бы небольшое отражение мощности из-за небольшого несоответствия импеданса в точке подключения антенны. Коэффициент стоячей волны (КСВ) — это сравнение прямой мощности в вашей антенной системе с отражённой мощностью. Низкий КСВ указывает на небольшое отражение мощности и эффективную передачу мощности на антенну, в то время как более высокие значения КСВ указывают на большее отражение и менее эффективную передачу мощности. Как правило, в антенной системе следует стремиться к низкому КСВ. Вы можете определить, насколько правильно настроен ваш диполь, измеряя КСВ при регулировке длины антенны.
Измерительные приборы: Как измерить КСВ в вашем новом диполе? Вам понадобится измерительный прибор. Два очень популярных прибора для настройки дипольной антенны — это измеритель КСВ и анализатор антенн. Эти два прибора работают по-разному, поэтому давайте вкратце рассмотрим принцип работы каждого из них.
Измеритель КСВ устанавливается на фидерной линии между передатчиком и антенной. Большинство радиолюбителей устанавливают измеритель КСВ на фидерной линии сразу после передатчика, чтобы показания можно было видеть в шэке во время передачи. Измеритель КСВ оценивает напряжение на фидерной линии в прямом и отражённом направлениях и отображает расчётное значение КСВ для оператора. Таким образом, для того чтобы измеритель КСВ снял показания, необходимо передать сигнал, и вы должны считывать значение КСВ во время передачи.
Антенный анализатор требует подключения фидерной линии, но не нуждается в подключении к передатчику. Анализатор генерирует собственные сигналы для антенной системы, вычисляет КСВ и отображает его для пользователя вместе с частотой. Очень часто антенный анализатор позволяет пользователю переключаться между диапазонами частот, наблюдая за показаниями КСВ, а некоторые из них отображают график КСВ в диапазоне частот, подобно графикам КСВ, изображённым ниже. Таким образом, пользователь может увидеть, в какой точке частотного диапазона значение КСВ достигает минимума, и, следовательно, определить точный частотный диапазон, для которого в данный момент настроена антенна.
Шаг за шагом: имея в виду эти измерительные приборы, давайте рассмотрим основные практические этапы настройки дипольной антенны:
-
Определите диапазон частот, для которого вы хотите настроить антенну. Например, вы можете настроить 20-метровый диполь для телефонных частот от 14,225 МГц до 14,350 МГц.
-
Вычислите приблизительную длину антенны для центральной частоты диапазона, для которого вы выполняете настройку. В нашем примере это будет настройка примерно на 14,287 МГц, или длина диполя около 32,75 футов (32 фута 9 дюймов).
-
Отрежьте провод диполя так, чтобы он был немного длиннее расчётной длины — отрезать провод проще, чем удлинить его. Таким образом, вы можете отрезать 20-метровый провод диполя так, чтобы его длина составляла примерно 34 фута, а длина каждого из двух сегментов — примерно 17 футов. (17 x 2 = 34)
-
Если возможно, установите диполь в нужное положение для измерения КСВ. Это можно сделать, закрепив центральную точку диполя в предполагаемом приподнятом положении и временно «подтянув» концы с помощью шнуров к предполагаемым постоянным точкам крепления. Конкретные используемые методы будут зависеть от конфигурации вашего диполя (плоская, перевёрнутая V-образная или наклонная) и его высоты над землёй, а также от типа используемых точек крепления.
-
Примечание: наиболее точные измерения КСВ можно получить, установив диполь в приблизительное рабочее положение и на нужную высоту над землёй, особенно если другие неизбежные проводники находятся в пределах длины волны от рабочего положения диполя.
-
Примечание: если вы не можете установить диполь в рабочее положение, максимально приблизьте его к нужному положению и поднимите антенну над землёй на максимально возможную для измерений высоту.
-
Используйте один из измерительных приборов, чтобы определить частоту, на которой достигается наименьшее значение КСВ. (См. методы измерения КСВ, которые приведены ниже.)
-
Учитывая большую длину провода, оставшегося на сегментах диполя, КСВ должен снизиться до минимума на частоте ниже желаемой рабочей частоты. В нашем примере предположим, что вы измерили минимальный КСВ 1,2:1 на частоте 14,100 МГц.
-
Чтобы повысить частоту минимального КСВ, укоротите антенну. Отрежьте каждый сегмент диполя на одинаковую длину, чтобы обе половины были одинаковой длины.
-
Если минимальный КСВ достигается на более высокой частоте, чем требуется, необходимо удлинить отрезки провода. Обычно это случается очень редко, но чтобы избежать этого, следует тщательно и часто проводить подстройку, а не срезать сразу несколько больших кусков диполя!
-
Физически укоротите провода — опустите концы антенны, чтобы сделать это, если вы установили диполь в рабочее положение. Вы можете укоротить провод одним из двух способов: либо отрезать его, либо намотать на центральную точку питания. Перед намоткой убедитесь, что провод проходит через изоляционный держатель, и вы можете использовать комбинацию обрезки и намотки, чтобы аккуратно укоротить провод до нужной частоты, не наматывая его слишком сильно.
-
-
- Переместите диполь и снова измерьте КСВ, чтобы увидеть, какой эффект оказала ваша настройка. Скорее всего, вы обнаружите, что частота наименьшего КСВ приблизилась к желаемой центральной частоте, но ещё не достигла её.
- Повторяйте действия по настройке небольшими шагами, пока не достигнете наименьшего КСВ вблизи желаемой частоты.
Как только вы настроите антенну так, как вам нужно для работы, закрепите её на постоянной основе и выходите в эфир! При использовании дипольных антенн рекомендуется немного ослабить натяжение провода, а небольшая провисание или наклон провода не сильно повлияют на производительность. Особенно если вы используете деревья в качестве точек крепления, обязательно обеспечьте некоторое провисание и ослабьте натяжение, чтобы избежать обрыва провода, когда деревья будут раскачиваться на ветру. Некоторые операторы предпочитают подвешивать груз на шкив или на ветку дерева с помощью шнура, прикреплённого к горизонтальному дипольному проводу. Когда дерево движется, шнур и груз удерживают провод натянутым, не перегружая его.
Методы измерения КСВ: Прежде чем мы закончим, давайте поговорим о методах измерения КСВ. Начнём с антенного анализатора, поскольку он обычно удобнее, чем измеритель КСВ.
С помощью анализатора можно легко переключаться между частотами, чтобы найти наименьший КСВ. Вы можете измерять, регулировать настройку и снова измерять в быстром цикле. Однако вы можете захотеть построить кривую КСВ, а не просто определить наименьшую частоту КСВ.
КСВ будет наименьшим только на одной частоте и будет постепенно расти на частотах выше и ниже этой центральной точки. Кривая КСВ обычно имеет U-образную или V-образную форму, где частота отображается по горизонтали, а КСВ — по вертикали. Такая кривая даёт более полное представление о характеристиках вашего диполя в диапазоне частот, в котором вы работаете.
Распространённым показателем эффективности антенны является полоса пропускания КСВ, которая часто определяется как полоса пропускания, в которой КСВ равен 2:1 или меньше. При значениях КСВ больше 2:1 большинство современных передатчиков начинают автоматически снижать мощность передачи, чтобы избежать отражений высокой мощности, возвращающихся в цепи передатчика.
Кривую КСВ довольно легко построить с помощью антенного анализатора. Просто записывайте показания КСВ каждые несколько тысяч килогерц по мере того, как вы перемещаете переключатель частот анализатора. Затем постройте график зависимости КСВ от частоты с помощью миллиметровой бумаги или компьютерной программы для работы с электронными таблицами. Как отмечалось выше, некоторые анализаторы отображают график КСВ напрямую, что избавляет от необходимости записывать отдельные пары «частота-КСВ» для построения графика вручную.
Построение кривой КСВ с помощью измерителя КСВ требует немного больше усилий. Как уже отмечалось, показания измерителя КСВ считываются во время передачи, когда измеритель вставлен между передатчиком и системой фидерной линии/антенны. Вы должны изменить частоту передатчика и снять несколько показаний КСВ в диапазоне частот. Опять же, настройте передатчик на разные частоты в диапазоне и записывайте показания КСВ при каждой передаче, а затем постройте график, как описано выше. Убедитесь, что вы не передаёте в поддиапазонах, на которые у вас нет прав! Оставайтесь в пределах поддиапазонов вашего лицензионного класса.
Вы можете “переместить” кривую КСВ вверх или вниз по полосе частот, изменив длину вашего диполя. Ваша производительность с вашим диполем должна быть вполне удовлетворительной в пределах полосы пропускания КСВ 2:1, которую вы измеряете с помощью этих методов, а с антенным тюнером вы, вероятно, получите несколько сниженную, но всё ещё вполне работоспособную производительность, выходящую далеко за пределы вашей полосы пропускания 2:1.
Многодиапазонные диполи: И помните, что существует несколько различных типов дипольных антенн, некоторые из которых могут помочь вам работать на нескольких диапазонах с помощью одной антенны и фидерной линии. Диполь-веер, или многоэлементный диполь, — хороший выбор для радиолюбителя, который хочет иметь доступ к трём, четырём или даже большему количеству КВ-диапазонов с помощью одной антенны. Ловушка-диполь обеспечивает аналогичную многодиапазонную работу.
