Установка эффективной передающей антенны для диапазона 160 м - дело нетривиальное. Среди многих задач, которые решают сегодня любители, DX-работа в диапазоне 160 м, несомненно, одна из самых сложных. Возникающие здесь многочисленные трудности связаны не только с условиями распространения, но и с необходимостью использования передающих и приемных антенн большого размера.
Тем не менее, радиолюбители, располагающие ограниченной площадью для размещения антенн, находят решения, дающие отличные результаты. Одно из них предложил N4XX [1].
Антенна, показанная на рис.1, по форме представляет собой перевернутую букву L и изготовлена из коаксиального кабеля длиной 37,8 метра. На высоте около 21 м она изогнута (используется высокое дерево) и проходит на уровне 24 м над землей (используется другое высокое дерево). Затем она снижается до 3 м и с помощью оттяжки из нейлонового шнура крепится к забору. Антенна полностью изготовлена из кабеля RG-8X (его коэффициент укорочения равен 0,78), который закорочен на расстоянии 31,7 м от точки питания (зависит от коэффициента укорочения используемого кабеля), а также на конце антенны. Фидер в точке питания инвертирован, так что внешний проводник коаксиальной антенны становится излучателем (рис.1).
Антенна представляет собой половинку коаксиального диполя (она известна также как "сдвоенная базука"). Такая антенна довольно широкополосна. Внешний экран (оплетка кабеля) работает как четвертьволновая вертикальная антенна. Внутренний проводник, который не излучает, действует как четвертьволновой закороченный индуктивный шлейф. В качестве такового на резонансной частоте он имеет высокий импеданс. Закороченный кусок коаксиального кабеля, которым заканчивается антенна, является утолщенным излучающим элементом, что также несколько расширяет рабочую полосу частот.
Местоположение точки закорачивания антенны "Inverted L" зависит от типа использованного коаксиального кабеля. При использовании кабеля RG-8 с коэффициентом укорочения 0,66, точка замыкания должна находиться на расстоянии около 26,8 м от точки питания, хотя полная длина антенны по-прежнему равна 37,8 м.
Горизонтальный отрезок антенны после точки замыкания может быть изготовлен не только из коаксиального кабеля, но и из любого провода, включая двухпроводную линию (закороченную на обоих концах и соединенную как с внутренним проводником, так и с оплеткой коаксиальной антенной линии).
В точке питания антенна крепится к стержню заземления длиной 1,2 м, который по существу служит точкой крепления антенны и противовесов. Для поддержания антенны в натянутом состоянии и придания демпфирующих свойств использованы амортизирующий шнур и виток коаксиального кабеля. Это гораздо лучше, чем применять на конце антенны грузы и/или блоки.
Для этой антенны использованы 6 противовесов длиной 38 м и 5 противовесов длиной 19м (изолированный провод диаметром 2 мм), изогнутые там, где необходимо было обойти деревья и другие препятствия (рис.2). Некоторые из противовесов были зарыты на глубину 10 см, другие же были проложены вдоль забора. Необходимо стремиться расположить их как можно более равномерно по азимутам.
Обязательно необходимо установить хотя бы один или два четвертьволновых противовеса. Чем больше противовесов установлено, тем лучше.
КСВ антенны равен примерно 1,3:1 на частоте 1830 кГц. Пока не был установлен полный комплект противовесов, КСВ был выше. При хорошей системе противовесов для настройки антенны не требуются ни индуктивности, ни емкости, ни тюнеры.
Рис.1
Рис.2
Коротковолновиков, имеющих в своем распоряжении высокие мачты ("фермы"), может заинтересовать вертикальная антенна с "приподнятой плоскостью заземления" ("elevated ground-plane"). Конструкции таких антенн периодически публикуются в радиолюбительских журналах [2, 3]. Один из вариантов предложил Phil Ferrell (K7PF) [4]. Вертикальная антенна имеет отличные параметры для сигналов дальних корреспондентов и местных сигналов с вертикальной поляризацией. Однако Phill несколько усовершенствал базовый вариант, чтобы добиться более эффективной работы при проведении ближних QSO. Конструкцию получившейся антенны он назвал "Триполь". Располагая мачтой высотой 19,8 метра, на вершине которой установлены несколько 13-элементных антенн Yagi для УКВ-диапазона и двухдиапазонная коллинеарная вертикальная антенна Diamont X-510, имеющая длину 5,1 м, Phill подключил на уровне 6 м над землей четыре противовеса длиной 18,9 м, прикрепив их к мачте. Все четыре противовеса были соединены вместе с помощью кольца из медного провода диаметром 2 мм. Центральная жила 50-омного коаксиального кабеля соединяется с противовесами, а оплетка кабеля подключается к мачте. Детали конструкции приведены на рис.3. Полная длина получившегося вертикального излучателя с учетом антенн на верхушке мачты составила 21,9 м над приподнятой плоскостью заземления (на уровне 6 м), что чуть больше чем четверть длины волны для диапазона 80 м.
Эта вертикальная антенна имеет КСВ лучше чем 2:1 и рабочую полосу частот 400 кГц (от 3,7 до 4,1 МГц). Входное сопротивление в диапазоне 75 м составило 32...34 Ом (реактивное сопротивление - 0...20 Ом).
В данной антенне противовесы являются активными элементами, что оказалось очень важной особенностью при ее дальнейшей модернизации. Phill обнаружил сходство в работе четырех приподнятых четвертьволновых противовесов и пары невысоких горизонтальных диполей, расположенных под прямым углом друг к другу, и у него возникла идея антенны "триполь" (tripole antenna).
Если рассматривать четыре противовеса как два полуволновых диполя, то достаточно придумать способ их запит-ки, чтобы получить антенну с изменяемой конфигурацией-два горизонтальных диполя и вертикальная антенна с приподнятой плоскостью заземления.
Для коммутации точек питания антенны были использованы три реле, имеющих двухполюсную группу переключающих контактов. Одно из реле меняет вертикальную антенну на внутренний симметричный фидер, остальные реле подключают фидер к одной из пар про-тивововесов, которые становятся горизонтальными полуволновыми диполями (рис.4). Неиспользованная пара противовесов остается соединенной вместе в центре, но поскольку она перпендикулярна запитываемому диполю, наводимый на ней ВЧ-ток очень мал.
На рис.5 показано подключение контактов реле, а также приведена схема простого антенного переключателя и соединения катушек реле. Использовались реле на 12 В с сопротивлением обмоток 160 Ом и контактами, рассчитанными на ток 15 А.
Реле располагаются в пластиковой коробке и залиты эпоксидной смолой. Все ВЧ-соединения сделаны короткими кусками медного изолированного провода диаметром 1 мм.
Согласующий трансформатор 1:1 (balun) установлен в коробке вместе с реле, поэтому его тороидальный сердечник должен "вписываться" в габариты коробки. Обмотка трансформатора содержит девять витков двух изолированных проводов диаметром 1 мм и длиной 30 см. В качестве обмотки вместо медного провода можно использовать 50-омный коаксиальный кабель. Параметры согласующего трансформатора не очень критичны.
В среднем положении переключателя подключается вертикальная антенна с "приподнятыми противовесами", а в крайних положениях используется один из горизонтальных диполей.
Работать на передачу можно на ту антенну, которая дает более сильный сигнал при приеме, а при ухудшении условий приема использовать антенну с лучшим отношением сигнал/шум. Переключение между вертикальной и горизонтальными антеннами заметно изменяет нагрузку для передатчика, однако его подстройка может и не потребоваться. В зависимости от высоты мачты и установленных на ее вершине конструкций (тросы растяжек или антенны) и реального расположения противовесов, триполь может оказаться эффективным на других НЧ-ди-апазонах (160 или 40 м).
Литература
1. Dr. Theodore J. Cohen, N4XX. A Coaxial Inverted-L Antenna For Topband.
- CQ, 2001, N1.
2. Severns, Rudy, N6LF. Verticals, Ground Systems and Some History. - QST, 2000, N7.
3. Russell, Thomas, N4KG. Simple, Effective, Elevated Ground-Plane Antennas.
- QST, 1994, N6.
4. P.Ferrell, K7PF. The Tripole Antenna.
- CQ, 2001, N1.
