Однією з найбільш ефективних антен для низькочастотного DX-инга є система фазованих вертикаль, тобто два ... чотири вертикальних чвертьхвильових випромінювача (штиря), що знаходяться на відстані 1/8 ... 1/4 довжини хвилі один від одного з безпосереднім збудженням кожного випромінювача окремою лінією харчування . Такі антени при зовнішній простоті мають видатні показники - посилення від 4 до 7 дБ по відношенню до напівхвильового диполя на висоті в 0,5 довжини хвилі, придушення заднього пелюстки до 20 ... 30 дБ, вертикальний кут випромінювання від 15 до 30 градусів.
Справа за малим - знайти вільну площадку розміром в половину футбольного поля, роздобути дві (а краще - чотири) алюмінієвих труби висотою з дванадцятиповерховий будинок, і найняти вертоліт для їх установки. Потім доведеться оподаткуватися купою радіотехнічних букварів, щоб зрозуміти толком - що ж таке активне живлення, оскільки доступна радіоаматорська література, на жаль, практично не дає необхідної інформації, а антени, описані в класиці типу Ротхаммеля, вже давно вивчені, і чергове перегортання новин не приносить .
Усвідомлення вищевикладеного, як правило, оптимізму не додає, і тому більшість радіоаматорів на TOP BAND обходиться будь-яким Inverted Vee (чомусь вперто має назву «ІНВЕНТОР» певною частиною, мабуть, початківців, коротковолновіков), або «Дельтою», які, втім, з -за малих (щодо довжини хвилі) висот для дійсно далеких зв'язків малопридатні. Окремі щасливчики примудряються ставити укорочені вертикаль метрів до тридцяти. Решта можуть цю статтю не читати.
Автору пощастило. Одного разу в його комп'ютер потрапила чудова програма для моделювання антен - NEC, розроблена командою з Центру військово морських систем San-Diego, California.
Завдяки своєчасним ідеям Євгенія (RU6BW), після кількох безсонних ночей за монітором з'явилася пропонована конструкція.
Автор в цій статті не ставив мети вдаватися в теоретичні глибини, що стосуються роботи антен з фазованим харчуванням. Багато поки скептично ставляться до комп'ютерних розрахунків в радіоаматорського практиці. Але ця антена працює досить непогано. Для початку можна спробувати спорудити «модель» на 80 метрів.
Для початку розглянемо змодельовані комп'ютером діаграми спрямованості в вертикальної (рис.1) і горизонтальної (рис.2) площинах і графіки залежності придушення заднього пелюстки (рис.3) і посилення (рис.4) від частоти:
- ширина головної пелюстки в горизонтальній площині за рівнем -3 дБ - 136 градусів;
- ширина головної пелюстки у вертикальній площині за рівнем -3 дБ - від 6 до 54 градусів (з максимумом 20 градусів);
- придушення заднього пелюстки: на частоті 1830 кГц - -22 дБ, на 1845 кГц - -31 дБ, на 1860 кГц - -19 дБ;
- посилення антени - відповідно 5,3 ... 5,7 дБ.
Зазначені параметри моделювалися для системи заземлення, що складається з 16 двічі закільцьованих (по периметру і посередині) противаг довжиною по 10 м над ґрунтом середньої провідності. У точках харчування зовнішнє кільце підключено до вбитих у землю двометровим трубах.
Чи не правда, антена з такими параметрами дуже схожа на повнорозмірний Трьохелементний «Хвильовий канал» на висоті 80 м? Втім, таке «чудовисько» може тільки приснитися.
Проаналізуємо ці цифри
1. Горизонтальний пелюстка в 136 градусів при перемиканні випромінювання на протилежне без особливих втрат в посиленні перекриє більшу частину напрямків (втім, орієнтувати антену по улюбленим азимутах все одно бажано). В умовах RU6BW - це 80/260 градусів.
2. Вертикальний пелюстка з однаковою легкістю буде працювати з відбитками на відстані від сотень до тисяч кілометрів.
3. Посилення в межах робочої ділянки практично не змінюється.
4. Придушення має пристойні характірістіки в ділянці всього 30 кГц, проте, DX-вікно перекривається. Нижче буде розглянуто питання про спосіб розширення ділянки.
Антена являє собою систему з двох однакових вертикальних напівхвильових петльових вібраторів з активним шунтовим харчуванням. Для зменшення висоти і спрощення конструкції верхні кути вібраторів на ізоляторах зведені до вершини щогли висотою 25,00 м (в ділянці 3,75 ... 3,8 МГц висота щогли - 13 м, далі в дужках будуть вказуватися розміри для DX-вікна 80-метрового діапазону) і відстоять від неї на 0,20 (0,20) м. Наявність неізольованою металевої щогли зазначеної довжини всередині рамок на параметри антен не впливає.
Чотири верхніх частини вібраторів довжиною по 25,88 (13,04) м розходяться від щогли під прямими кутами, опускаючись до землі до висоти 6,00 (3,00) м. У цих місцях полотно вібратора пропускається крізь ізолятор і, вигинаючись, йде до точки харчування, віддаленої на 10,00 (4,72) м від основи щогли. До ізоляторів прикріплені чотири розтяжки, що служать як би продовженнями верхніх частин вібраторів, разом з якими вони кріплять вершину щогли (подібно елементам двухдіапа- зонного Inverted Vee). Довжина частини вібратора від ізолятора до точки харчування становить 14,07 (6,08) м (рис.5 і 6).
Рамки виконані з канатика або біметалу діаметром 3 ... 4 мм.
Два відрізка 75-омного кабелю довжиною по 10,00 (4,72) м підключаються до протилежних рамкам і сходяться до основи щогли. Один кінець рамки підключається до системи заземлення, другий - до центрального провідника. Біля щогли обплетення кабелів також заземляются, а між центральними провідниками включається фазосдвігающій конденсатор. Зміна напрямку випромінювання проводиться підключенням виходу узгоджувального пристрою до відповідного кінця конденсатора (за допомогою керованого з Shack'a реле). Кабель живлення від трансивера підключається до входу узгоджувального пристрою. Схема узгоджувального пристрою може бути будь-хто. На випробуваної антени використовувався резонансний автотрансформатор.
Налаштування
Весь процес відбувається на землі під щоглою і на операторському столі. При точному виготовленні підбирати довжину вібраторів не потрібно.
1. Налаштовуємо трансивер на середину робочого ділянки. Включаємо замість фазосдвигающей конденсатора КПЕ з максимальною ємністю 1000 пФ. На вході узгоджувального пристрою встановлюємо КСВ-метр, розрахований на вимірювання в лініях з опором застосовуваного кабелю (можна узгодити як 50, так і 75-омний коаксіал). Встановлюємо фазосдвігающій КПЕ в середнє положення.
2. У разі застосування резонансного автотрансформатора, налаштовуємо пристрій, що по мінімуму КСВ підбором точки відведення контуру і паралельної ємності. Бажано попередньо узгодити активне навантаження з опором використовуваного кабелю, і в подальшому настройку не зраджувати.
3. Наступний етап - установка фазового зсуву. Запускаємо в декількох сотнях метрів в напрямку, перпендикулярному площині рамок, маяк з вертикально поляризованої антеною. Автор використав каарцевий генератор на 1845 кГц з підсилювачем на КТ922, навантажений на оплетку кабелю зниження TV-антени, розташований в півтора кілометрах від RU6BW. В крайньому випадку, налаштовуємо трансивер на працюючу станцію, розташовану в створі рамок, ближче до середини робочої ділянки. Включаємо протилежну рамку (можна орієнтуватися по падінню рівня сигналу) і налаштовуємо КПЕ за максимальним придушення сигналу маяка.
4. Повторюємо пункти 2, 3, 4 до отримання відносини вперед / назад не менше 4 ... 5 балів.
5. Якщо при перемиканні сильно змінюється КСВ, значить, допущені помилки при відрізанні антенного полотна, або поблизу однієї з рамок розташовані провідники або інші відбивачі. Після настройки рамок вищеописані процедури необхідно повторити.
6. Після остаточної настройки можна виміряти ємність КПЕ і замінити його на постійний конденсатор хорошої якості з відповідною реактивної потужності.
Примітка
Гарне придушення заднього пелюстки, на жаль, виходить в досить вузькій смузі частот RU6BW застосував дистанційне керування обертанням фазосдвигающей КПЕ з використанням мікроредуктора з електродвигуном. Результат - чудовий. Тепер практично в будь-якій точці діапазону без зміни геометричних розмірів антени стало можливим швидко і досить ефективно гасити сигнали станцій, що знаходяться в задньому секторі шириною близько 90 градусів. При бажанні те саме можна робити вручну, але з набагато меншими зручностями.
Наведені комп'ютерні розрахунки після виготовлення системи в натурі і ефірної обкатки (TNX RU6BW) повністю підтвердилися. Здається, це зовсім непогана альтернатива «ІНВЕНТОР» при майже таких же витратах.
Проте, хочеться додати наступне.
На жаль певна частина радіоаматорів думає, що наявність антени з описаними параметрами автоматично гарантує роботу, скажімо, України з Азією в будь-який час доби (наприклад, в обідню перерву). Змушений розчарувати TOP BAND так названий тому, що це діапазон вищої категорії складності, і для серйозних досягнень на ньому необхідно багато знати і багато працювати. Способи отримання результатів описані. Наведена розробка - лише один з ефективних варіантів, сподіваюся, досить доступною конструкції.
RZ6AU
Чи не правда, антена з такими параметрами дуже схожа на повнорозмірний Трьохелементний «Хвильовий канал» на висоті 80 м?