Многодиапазонная проволочная антенна типа "Open Sleeve"
Большинство радиолюбителей хотели бы иметь антенну, работающую на всех любительских КВ диапазонах, однако это не всегда возможно. Сложные высоконаправленные КВ антенны весьма дороги и в лучшем случае выполнимы не ниже 40 м. Проволочные диполи - наиболее доступное решение. Как сделать дипольную антенну на все или хотя бы на большую часть любительских КВ диапазонов?
Оказывается, такие решения есть.
1. Наиболее известное и популярное - многодиапазонная антенна "Inverted V",
которую российские радиолюбители по-деревенски окрестили «инвертером», хотя никакого инвертера в ней нет, просто свое английское название «перевернутое V» она получила за сходство с перевернутой буквой V.
Если к общему кабелю питания подключить много проволочных диполей на разные диапазоны, да еще не забыть в точке питания включить симметрирующий дроссель, такую антенну можно прилично согласовать с 50-Омным кабелем. Нужна всего одна точка опоры для средней части антенны. Эта антенна лучше настраивается, если диполи разных диапазонов разнесены по кругу, а не висят в одной плоскости. При расположении проводников в одной плоскости их необходимо разносить веером по вертикали, что требует много точек крепления оттяжек.
Как все горизонтальные диполи, при низком подвесе антенна имеет большой угол максимума излучения (зенитный вариант) и малопригодна для дальних связей, но на трассах от 100 до 3000 км работает хорошо и имеет практически круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. При размещении на крыше многоэтажного дома у нее, кроме зенитных лепестков, появляются лепестки и под малыми углами излучения и она позволяет работать и с dx-станциями.
2. Менее известное решение - антенна типа "Open Sleeve".
Теория этой антенны описана у Гончаренко (см. «антенны КВ и УКВ», часть третья, глава 5.2.2 Open Sleeve, стр 217. Москва "Радиософт", 2006. И.В. Гончаренко DL2KQ)
Это обычный проволочный диполь на нижний из рабочих диапазонов, так называемый «мастер диполь», запитанный 50-Омным кабелем через симметрирующий трансформатор. Вокруг него на расстоянии нескольких сантиметров располагаются проволочные излучатели полуволновой длины, возбуждаемые на частотах их резонанса за счет емкости с «мастер диполем». Таких излучателей, растянутых параллельно «мастер диполю» может быть 4, 5 или даже 6.
Нужное расстояние между «мастер диполем» и дополнительными излучателями обеспечивается диэлектрическими распорками: крестовинками или кружочками (подходят болванки CD дисков рис.1). Во избежание перемещения распорок вдоль проводников и лесок я использовал обжимки из алюминиевой трубки или проволоки.
Настройка антенны производится отдельно на каждом из диапазонов (зависимость между настройкой отдельных излучателей незначительная, а вот от высоты подвеса над землей настройка зависит сильно.
Очень хорошо получается эта антенна из расплетенного кабеля П-274 «Полевка». Для нее расстояние излучателей до осевого «мастер диполя» равно примерно 4 см.
Я моделировал и затем изготавливал эту антенну на диапазоны 80 - 40 - 20 -17 - 15 - 10 м. (cм. файлы mmana). На диапазон 12 м антенна не настраивается из-за взаимодействия излучателя диапазона 12м с кратными резонансами излучателей нижних диапазонов. На диапазоне 15 м тоже немного мешает третий резонанс 40-метрового излучателя, давая лишний резонанс несколько выше по частоте, но с этой проблемой справиться удается.
Сначала настраиваем «мастер диполь» на 80 м, регулируя его длину. Затем по очереди настраиваем в резонанс излучатели на 40, 20, 17, 15 и 10 м, также регулируя их длину. Минимума КСВ на резонансной частоте добиваемся, регулируя расстояние от осевого диполя до настраиваемого излучателя (приближая - снижаем R антенны на частоте резонанса, где реактивная часть сопротивления X=0, удаляя - повышаем R). Таким образом можно нащупать минимум КСВ, соответствующий 50 Омам. Желательно придумать такую конструкцию диэлектрических распорок, которая позволяла бы оперативно регулировать расстояния и фиксировать их потом. Например, что-нибудь подобное рис.2 из двух дисков, поворачивающихся для зажима проводников в нужной канавке и скрепляемых двумя винтами.
Я сверлил в распорках отверстия диаметром 3 мм и процедура продевания в них проводников занимала много времени. Все излучатели натягиваются капроновыми лесками или кевларовыми (арамидными) шнурами диаметром 2 мм параллельно «мастер диполю». Для ускорения процедуры настройки можно оставлять небольшие свисающие хвостики проводников излучателей, которые откусываются при настройке (рис.3). Концы лески завязываются надежным «рыбацким» узлом. Замечено, однако, что даже 2-мм лески постепенно удлиняются, в отличие от полевки, и поначалу стройная конструкция антенны со временем перекашивается. В этом смысле очень хорошо ведут себя кевларовые шнуры.
Рис. 3. Заделка концов излучателей.
Количество распорок - из практических соображений, у меня их было 9. Опыт эксплуатации показал, что в центре лучше ставить две распорки и пускать кабель между ними. Кроме того, при сильных порывах ветра концы антенны могут закрутиться вокруг оси, полностью нарушив настройку антенны. Этого не произойдет, если к нижним концам крайних распорок подвесить небольшие стабилизирующие грузики. У меня это были свободно свисающие полоски оргстекла длиной 10 см и сечением 5х10 мм.
Схематически конструкция антенны показана на рис. 4, пропорции не соблюдены.
Рис.4. Схематическое изображение антенны "Open Sleeve".
На фото рис.5 видно, как выглядит антенна на 5 диапазонов, крестовинки - из капролона (излучатель на 10 м в первой конструкции не использовался, грузиков тоже еще не было). Использовались две мачты высотой по 6 м на крыше 17-этажного дома. В качестве симметрирующего дросселя использовался тороидальный ферритовый сердечник из материала 600НН, на который было намотано 6 витков кабеля.
Рис.5. Фото первого варианта антенны "Open Sleeve" на 5 диапазонов.
Эта антенна требует для подвеса две мачты, расстояние между которыми должно быть не менее длины «мастер диполя», т.е. около 40 м. Диаграммы направленности - как у обычного горизонтального полуволнового диполя.
На изготовление ее потребуется 50 м двойной «Полевки», 80 м кевларового шнура или капроновой лески диаметром 2 мм, десять распорок, 3 изолятора и одно большое ферритовое кольцо.
3. А можно ли эту антенну выполнить подобно "Inverted V", опустив ее концы к земле?
Моделирование показало, что это возможно (см. файл). Этот вариант антенны требует для подвеса всего одну мачту и две точки крепления оттяжек плеч. При моделировании удалось настроить ее на диапазоны 80, 40, 20, 17 и 10 м. На 15 и 12 м излучатели настроить не удается.
В отличие от антенны "Inverted V" все излучатели располагаются в одной плоскости, что существенно облегчает ее размещение на крыше или на участке. Диаграммы направленности - как у "Inverted V".
Единственное, в чем антенны "Open Sleeve" уступают антеннам "Inverted V" - более узкая полоса частот на верхних диапазонах. Увеличение диаметра проводников приводит к необходимости увеличить расстояние между ними, но полосу частот не расширяет. Однако полоса частот 100-150 кГц по уровню КСВ< 2,0 получается на всех диапазонах, что не так уж плохо!
В предстоящий летний сезон предстоит проверить ее практически на дачном участке при использовании мачты высотой 10 м. Кто попробует ее раньше - пишите.
P.S. Трехлетний опыт эксплуатации этой антенны на крыше 17-этажного здания показал неэффективность подвешивания грузиков: порывы ветра забрасывали их вверх и антенна все равно перекручивалась. Гораздо надежнее - оттянуть тонкой леской нижние концы крайних крестовин к крыше.
Желаю успеха!
Владислав Щербаков, RU3ARJ ru3arj@mail.ru
Файлы MMANA к статье (архив WINRAR) 