Радио 4, 2000, с.62-64
КВ антенны
Интересную конструкцию укороченного GP для любительских диапазонов 40 и 80 метров предложил David Reid (PA3HBB/G0BZF). Подробное описание антенны и результатов экспериментов, проведенных автором, которые привели к ее созданию, имеются на его "домашней страничке" http://www.qsl.net/ ~pa3hbb/ll.htm. С любезного согласия автора мы публикуем сокращенное описание его антенны. Следует иметь в виду, что на эту конструкцию РА3НВВ подал заявку на патент, поэтому применять ее без согласия автора для коммерческих целей нельзя. Это, однако, не накладывает ограничений на повторение данной антенны коротковолновиками для использования на своих любительских радиостанциях.
Изначально антенна РА3НВВ разрабатывалась как укороченный GP на диапазон 40 метров. В дальнейшем выяснилось, что ее можно приспособить и для работы на диапазоне 80 метров (без изменения размеров основного излучателя и без ухудшения характеристик антенны на диапазоне 40 метров).
Схематически эта антенна показана на рис. 1 (размеры - в см). Она состоит из основного излучателя (1), двух "линейных нагрузок" (2 и 3 - для диапазонов 40 и 80 метров соответственно) и емкостной нагрузки (4).
Puc. 1
Основной излучатель собран из четырех отрезков дюралюминиевых труб длиной по 2 м каждая. Чтобы обеспечить их стыковку без дополнительных элементов (втулок), использованы отрезки труб разного диаметра (30, 26, 22 и 18 мм, толщина стенок 2 мм), которые плотно вставлены друг в друга на глубину 88 мм. Результирующая высота основного излучателя получается 773,6 см. В нижней части он должен быть изолирован от "земли". В качестве опорного изолятора использован отрезок пластиковой водопроводной трубы подходящего диаметра. Надежную фиксацию мест соединения отдельных элементов излучателя обеспечивают зажимающими хомутами.
Конструкция емкостной нагрузки показана на рис. 2. Она состоит из четырех дюралюминиевых полос (2) длиной 100 см, шириной 6 мм и толщиной 1 мм. Один из концов каждой полосы загибают под углом 90" на длину 50 мм (зажав в тиски и прогрев место сгиба газовой горелкой). С помощью зажимающего хомута (3) их крепят к основному излучателю, образуя горизонтальный "крест". Для повышения механической стабильности "креста" конструкцию можно усилить, установив в центре диск диаметром 150 мм.
Puc. 2
Назначение емкостной нагрузки -снизить добротность излучателя (т. е. расширить полосу пропускания антенны) и поднять ее входное сопротивление для лучшего согласования с 50-омным фидером. Так, вариант антенны без емкостной нагрузки на диапазоне 80 метров имел полосу пропускания всего 180 кГц (по КСВ - не более 2), а вариант с такой нагрузкой - более 300 кГц.
Для доведения общей длины излучателя до размеров, обеспечивающих резонанс на соответствующих любительских диапазонах, в антенне применена так называемая "линейная нагрузка" (linear loading). Этот термин обозначает, что для уменьшения физических размеров антенны вместо сосредоточенного элемента (катушки индуктивности) использовано изменение геометрии излучателя. При "линейной нагрузке" часть его полотна изгибают и пускают вдоль основной части излучателя на небольшом расстоянии. Принято считать, что укорочение антенны "линейной нагрузкой" можно доводить до значения 40 % без заметного ухудшения ее параметров. Очевидный плюс такого метода по сравнению с использованием катушки индуктивности - простота конструкции и отсутствие заметных омических потерь.
Метод "линейной нагрузки" применяется некоторыми фирмами в конструкциях направленных антенн, а фирма GAP выпускает и вертикальные антенны с "линейной нагрузкой".
Общая длина "линейной нагрузки" для GP рассчитывается просто: полная длина полотна антенны (основной излучатель плюс "линейная нагрузка") должна быть равна четверти длины волны для соответствующего диапазона. При длине основного излучателя 773,6 см длины проводников, входящих в "линейную нагрузку", в антенне должны были бы быть 290,2 см (диапазон 40 метров) и 1309,7 см (диапазон 80 метров).
Из-за наличия на основном излучателе емкостной нагрузки в данной конструкции они должны быть несколько меньше приведенных значений. Это укорочение не поддается простому расчету и на практике элементы "линейной нагрузки" проще подобрать, взяв изначально их с небольшим запасом и постепенно укорачивая до настройки антенны на рабочую частоту. Делать это несложно, поскольку операции производятся у основания антенны. В авторском варианте окончательная длина проводов "линейной нагрузки" была 279 см (минимум КСВ на частоте 7050 кГц) и 1083,2 см (минимум КСВ на частоте 3600 кГц).
При изготовлении "линейной нагрузки" автор использовал изолированный медный провод диаметром 2,5 мм. Отрезав кусок провода необходимой длины (с некоторым запасом - на настройку), его сгибают в петлю, которая напоминает двухпроводную линию, замкнутую в верхней части проводником в виде неполного кольца(см.рис.1).
Для крепления "линейных нагрузок" к основному излучателю (1 на рис. 3) изготавливают диэлектрические распорки (2). Эти распорки крепят винтом (5) непосредственно к основному излучателю. Провода (3), образующие "линейную нагрузку", пропускают в отверстия в распорках и по завершении настройки фиксируют эпоксидным клеем (4). Длина распорок - 50 мм (диапазон 40 метров, 5 шт.) и 120 мм (диапазон 80 метров, 13 шт.). Их равномерно распределяют по длине петли, чтобы обеспечить ее надежную механическую фиксацию. Для крепления колец петли изготавливают одну распорку длиной 120 мм (диапазон 40 метров) и одну длиной 320 мм (диапазон 80 метров). "Линейные нагрузки" располагают по разные стороны основного излучателя.
Расстояние между проводниками "линии" (размер А на рис. 3) для диапазона 40 метров должно быть 40 мм, а для 80 метров - 100 мм. Диаметр кольца "линейной нагрузки" диапазона 40 метров -100 мм, а диапазона 80 метров - 300 мм.
Puc. 3
Один из концов петли каждой "линейной нагрузки" подключают к нижнему концу основного излучателя, а оставшиеся свободными концы - к фидерам. Питают антенну либо отдельными коаксиальными кабелями, либо одним кабелем, который подключается контактами высокочастотного реле к "линейным нагрузкам". Попытка подключить их одновременно к одному кабелю успеха не имела. На диапазоне 40 метров характеристики антенны не изменились, а на диапазоне 80 метров она просто перестала работать.
Выбранные автором размеры элементов антенны при питании их через коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом обеспечили КСВ не более 1,5 в пределах всего диапазона 40 метров при минимуме КСВ=1,1 на частоте 7050 кГц. На диапазоне 80 метров антенна была настроена по минимуму КСВ (около 1,2) на частоте 3600 кГц. При этом в полосе частот 3500...3800 кГц КСВ не превышал 2 (1,5 на частоте 3500 кГц; 1,6 - на частоте 3700 кГц и 2 - на частоте 3800 кГц). Эти данные получены с противовесом в виде сетки, используемой для птичников, площадью 50 кв.м.
Прямое сравнение укороченной антенны с полноразмерным излучателем на диапазоне 40 метров показало (по оценкам корреспондентами уровня сигнала и по приему станций), что они практически идентичны. На диапазоне 80 метров укорочение антенны уже превышает 60%, поэтому говорить об очень высокой ее эффективности не приходится. Тем не менее она позволяет проводить и DX связи на этом диапазоне.
Автор испытал антенну и с четырьмя проволочными противовесами длиной 20 м. Они были "линейно нагружены" так, чтобы "вписаться" в квадрат размерами 10х10 м. При этом КСВ в пределах диапазонов 40 и 80 метров несколько возрос. Как и следовало ожидать, при прямом сравнении двух вариантов противовесов эффективность антенны с проволочными противовесами была несколько хуже, но все же достаточной для проведения DX связей на диапазонах 40 и 80 метров.
