Ground Plane на 7 МГц

Антенна ground plane представляет собой вертикальный штырь длиной лямбда/4, питаемый у его основания, с четырьмя радиалами, также длиной лямбда/4, распределёнными в форме звезды вокруг основания. Вертикальный штырь питается от жилы коаксиального кабеля, четыре радиала соединены с оболочкой.

Обычно радиалы горизонтальны, а возбуждающее сопротивление антенны этого типа составляет порядка 22 Ом в свободном пространстве, что может потребовать установки настроечного блока в основании антенны.

При хорошо выровненных и горизонтальных радиалах достаточно двух радиалов; лепесток излучения всенаправленный, а антенна излучает только вертикальную поляризацию.

Иногда радиалы наклонены вниз, это имеет три последствия:

  1. Теоретическое сопротивление увеличивается, мы можем, даже играя на угле, найти схему, которая обеспечит ровно 50 Ом в точке атаки.
  2. Антенна излучает часть своей энергии в горизонтальной поляризации, что не проблема. Штырь 10 м 40 см.
  3. Четыре радиала необходимы, если мы хотим действительно всенаправленную антенну.

Во всех случаях сопротивление в точке атаки увеличивается при приближении антенны к земле из-за потерь, наведённых последней.

Реализация

Вертикал, размещённый на земле, является плохим решением из-за потерь, вызванных землёй, и для получения приемлемого КПД становится необходимым множество радиалов; мы можем дойти до ста радиалов. Это нереально.

Поэтому антенну необходимо поднять, в идеале она должна превышать лямбда/4 или 10 метров, но это не всегда осуществимо; здесь основание антенны 6 метров наверху секции пилона с оттяжками, изолированными пластиковыми «яйцами» («орешками»).

Вертикальный штырь изготовлен из алюминиевой трубы диаметром 30 мм и длиной 6 м, удлиненной алюминиевой трубкой длиной 4 м 40 см, которая надевается поверх предыдущей. Таким образом, мы можем играть на общей длине при настройке, чтобы получить резонанс точно в центре полосы. Штырь присоединяется к жиле коаксиального кабеля.

Радиалы, в данном случае четыре, и горизонтальные, изготовлены из медной проволоки сечением 2,5 квадратных метра; каждый имеет размеры 10 м 40 см; все они соединены с оболочкой коаксиального кабеля. Основание штыря.

В нынешнем виде вертикальный хлыст не смог бы противостоять первому Zéphyr, поэтому он скреплен в два слоя по три растяжки из полипропилена, защищенного от ультрафиолета. Почему полипропилен? потому что он не очень расширяем.

Испытания с плетёным нейлоновым шнуром или другим шнуром оказались катастрофическими, поскольку слишком гибкая растяжка не мешала хлысту давить на его основание, и он сломался на первом «Мистрале». Оболочка из полиэстера того типа, который используется для фалов парусных лодок, возможно, со временем будет лучше сопротивляться. В крупных магазинах DIY иногда встречаются 4-миллиметровые. Идеал – кевлар.

Основание представляет собой кусок изоляционной трубки из ПВХ или стекловолокна, прикрепленной к вершине пилона, причем штырь закрепляется на этой трубке на 10 см выше.

Все это легко собирается в безветренный день, но нужно быстро прикрепить растяжки…

Настройки

Антенна питается от коаксиального кабеля сопротивлением 50 Ом. Поднимаем КСВ в полосе и играем на длине хлыста, чтобы довести провал КСВ до 7070 кГц (для SSB). Для этого необходимо один или два раза опустить и поднять хлыст, но при установленной оттяжке это происходит без проблем.

И там, как ни странно, этот минимум соответствует КСВ, равному 1! Антенна имеет сопротивление 50 Ом.

На самом деле это не очень хорошая новость, потому что оно должно составлять 26 Ом, а КСВ должен быть почти 2; следовательно, земля даже на высоте 6 метров вызовет потери.

Короче говоря, с хорошей стороны, не будет необходимости в настроечном блоке у основания антенны, поскольку настроечные блоки также иногда вызывают потери, которые всегда будут меньше тепла.

Сравнительные тесты

Пик Ground Plane (GP) по высоте – 16,4 метра, его будем сравнивать со слегка перевёрнутым Vобразным полуволновым дублетом, также расположенным на той же высоте.

Вырезка REF в конце февраля была проведена за игрой на переключателе и наблюдением за S-meter:

На некоторых станциях дублет явно выше; на других, более редких станциях, которые должны находиться во впадине своих лепестков излучения, немного выигрывает GP; но через четверть часа на тех же станциях разница может быть менее очевидной, и в 80% случаев трудно сказать, какая антенна лучше. Фактически, чем ближе мы подходим, тем большее преимущество получает дублет: порог оказывается около 800 км.

Так что на короткой дистанции явно преимущество у дублета, но на коротких дистанциях это может быть преимуществом для GP (местные QSO в соревнованиях и т.п.), когда все корреспонденты находятся очень близко друг к другу.

Причина, должно быть, кроется в окружающей почве. Опыт показывает, что вертикальный вариант немного выигрывает у дублетного при очень сильном дожде, когда земля очень влажная.

Диапазон 40 м также является отличным диапазоном DX, и мы можем возлагать большие надежды на GP и его долю излучения, более подходящую для этого типа трафика и менее чувствительную к близким сигналам.

Ночью и ранним утром систематические проверки на внеевропейских станциях приводили к тем же колебаниям, что и днём ​​на местных станциях:

В 80% случаев сложно сказать, какая антенна лучшая, но в определённых направлениях средний балл GP всё же кажется немного выше, чем у дублета. На хорошей почве разница должна стать более заметной. С другой стороны, при приёме большим преимуществом является вертикальное подавление близко расположенных станций.

Так что для DX-трафика предпочтительнее пойти в сторону GP, но если бы местные или механические непредвиденные обстоятельства навязали дублет, это не было бы трагедией.

Дублет лепестков и GP

На графике показаны лепестки излучения в вертикальной плоскости инвертированного дублета V (сплошная линия) и GP (GPA — пунктирная линия).

Для дублета у нас есть доля, соответствующая направлению север-юг, где он обеспечивает максимальное усиление, и доля, соответствующая направлению восток-запад, где он немного менее эффективен.

Во всех трёх случаях лепестки соответствуют грунту низкого качества (камню) в сухую погоду.

Сразу видно, что дублет сравним с GP в направлении север-юг для углов менее 10°, а выше он явно больше.

В других направлениях (в данном случае с востока на запад) GPA выигрывает до 37°, дублет лучше только для очень тесного движения.

Эту же антенну пробовали как 5/8 на 18 МГц.

Тесты на 10 МГц

Добавив четыре радиала лямбда/4 на частоте 10 МГц, антенну можно было использовать и на диапазоне 30 м, так как хлыст длиннее лямбда/4, то оказалось, что он случайно вернул к 10 МГц индуктивный импеданс, резистивная часть которого была близка к 50 Ом, тогда было достаточно добавить последовательно конденсатор, чтобы отменить дроссель и найти приемлемый КСВ.

Однако, в окончательной двухдиапазонной версии адаптация была осуществлена ​​с помощью блока настройки в основании, состоящего из простой настроенной схемы — антенна подключается к горячей точке, коаксиальный кабель — к центру дросселя, а радиалы — к холодной точке.

Автор воспользовался возможностью и установил схему настройки для диапазона 40 м, которая позволяет выполнять все регулировки без необходимости регулировать длину хлыста — реле переключает два диапазона.

Этот вертикал сравнивали с двумя полуволновыми дублетами, расположенными на высоте 16 м, один из которых направлен с севера на юг, а другой — с востока на запад.

На некачественном сухом грунте, на коротких дистанциях всегда лучше дублет, превышающий или сравнимый с вертикалом.

F5AD