Трехдиапазонная антенна с активным питанием
Для проверки моделей, о которых шла речь в статье “Многодиапазонные антенны с активным питанием”, была изготовлена экспериментальная трехдиапазонная антенна на диапазоны 20, 15 и 10 метров. Ее MMANA модель в файле 3B HB9CV wire MOXON.
Представление об антенне можно получить из рисунка 1. Это проволочная антенна со стеклопластиковыми распорками, элементы диапазона 20 м “подмоксонены” для уменьшения габаритов. Входное сопротивление антенны – 12,5 Ом, для согласования с кабелем 50 Ом антенна снаряжена трансформатором 1:4 по сопротивлению, описание которого взято из журнала Ham Radio, выпуски за февраль и март 1980 года, статья называется “A New Class Of Coaxial-line Transformers”, автор George Badger, W6TC.
Прежде, чем делать антенну, пришлось подумать, куда ее установить, чтобы хотя бы измерить КСВ. Можно было бы вставить в бум сзади длинную трубу и выдвинуть антенну за край крыши. Моделирование показывает, что, если выдвинуть ее на расстояние, при котором до рефлектора будет 1,5 – 2 метра, крыша практически не влияет на КСВ. Вторая возможность – использовать оттяжки “Унжи”, которая уже стоит на крыше RZ3TZZ. Оттяжки сделаны из восьмимиллиметрового троса и не разбиты изоляторами. Можно их использовать, как канатную дорогу. Кинематическая схема на рис.2. Был выбран этот вариант.
Конструкция антенны ясна из рис.1. Элементы и собирающая линия изготовлены из одножильной медной проволоки диаметром 2 мм, в эмалевой изоляции. Распорки 1, длиной ровно по 4 метра, сделаны из стеклопластиковых удилищ, проработавших 28 лет в качестве распорок двойного квадрата. Старые восемь распорок были разобраны на отдельные колена и из них собраны четыре распорки с меньшей конусностью и концами большего диаметра, чтобы при работе на сжатие распорки не гнулись. Для этого колена были разложены на пары одного типоразмера и эти пары подсобирались, как показано на рис.1.
Бум сделан из дюралевой трубы диаметром 36 мм, его длина ровно 3 метра, плиты крепления распорок – из листового текстолита толщиной 12 мм (сложены из двух плит по 6 мм). Их размеры – 100х200 мм. Плитки крепления собирающей линии – из оргстекла толщиной 6 мм, из него же склеена клеем “Моделист” коробка 5, в которой находятся конденсаторы.
Размещение конденсаторов внутри коробки – на рис.3а. Их величины: четыре конденсатора, идущие к собирающей линии, по 235 пФ; два, идущие к трансформатору, по 1300 пФ.
Две плитки, там, где от собирающей линии отходят элементы диапазона 15 м, имеют по два порожка из оргстекла толщиной 10 мм (рис.1). Высота порожков 20 мм. Порожки привинчены к плиткам винтами М4. Порожки нужны для разводки элементов в противоположном направлении.
Конструкция коробки ясна из рисунка 3. Также конструкцию центрального узла можно рассмотреть в режиме “трай ди”, открыв MMANA файл “The core”. Внутренние размеры коробки – 120х60х68 мм. Коробка снабжена восемью полюсными площадками: четыре, с боков, - для подключения собирающей линии, две – для подключения трансформатора с низкоомной стороны, две, находящиеся внутри коробки - для стыковки кабеля с трансформатором. Плоскость собирающей линии между элементами на 10м и коробкой делает поворот на 90 градусов, плавно переходя из горизонтальной в вертикальную, у коробки. Этот поворот делается в одну сторону (например, по часовой стрелке) для наблюдателя, находящегося в центре антенны, у обеих половин линии, директорной и рефлекторной.
Коробка крепится к текстолитовой плите 2, изготовленной из цельного куска толщиной 12 мм. Ее размеры – 100х200 мм. Плита 2 служит также для крепления согласующего трансформатора 3, а также для сочленения антенны с поворотным механизмом, если он есть. Скобы крепления деталей из оргстекла к буму и распорок к плитам – из листовой кровельной оцинкованной стали. Текстолитовые плиты крепятся к буму U-образными шпильками с резьбой М6.
Две дюралевые трубки 4 (рис.1) сделаны из лыжных палок диаметром 16 мм. Служат для поддержания распорок, снятия переламывающего механического напряжения в точках А. Трубки кладутся на бум сверху и подвязываются к распоркам.
Основные размеры антенны – на рисунках. Элементы растянуты рыболовной полиамидной леской толщиной 1,5 мм, к распоркам подвязаны мягкой капроновой веревкой.
Концы элементов изогнуты в виде фигурных петель (рис.1), за которые привязывается леска. От разгибания петли предохраняются перемычками из оргстекла, имеющими по два отверстия диаметром 2,5 мм на расстоянии 10 мм. Концы элементов 7 после петель используются для настройки путем откусывания.
Трансформатор, в отличие от оригинала, который работает во всем диапазоне 80 – 10 м, слегка оптимизирован под диапазон 20 – 10 м, при этом его габариты уменьшились. Для трансформатора были взяты шесть отрезков коаксиального кабеля с Z=50 Ом, с внешним диаметром внутренней изоляции из литого полиэтилена – 3 мм. Длина одного отрезка, включая запас на разделку концов – 85 см (длина не критична). С каждого конца куски разделываются на длину 2,5 см. Две пары отрезков соединяются параллельно для получения двух линий с Z=25 Ом. Линии соединяются по схеме рис.4. При этом получается одна ступень двухступенчатой конструкции, а именно, симметричный с обоих концов трансформатор 1:4. Два оставшихся отрезка соединяются по схеме рис.5. Получается вторая ступень, а именно, 1:1 несимметричный в симметричный. Затем обе ступени складываются и связываются в общую бухту, диаметром ок. 10 см. Точка A рис.4 спаивается с точкой A рис.5, то же самое с точками B. Проводники должны быть короткими, у меня около 1,5 см, кроме провода C – C . Все сочленения трансформатора, выходящие за пределы внешней полихлорвиниловой изоляции, тщательно промазываются пластилином.
Проверить работу трансформатора можно, подключив к нему короткими проводами эквивалент 12 Ом и измерив КСВ. У меня он получился не хуже 1,3 в диапазоне 14 – 30 МГц. Трансформатор соединяется с коробкой следующим образом: вначале к концам трансформатора “симм. 12,5 Ом” припаиваются два лепестка с отверстиями под винт М3, так, чтобы лепестки встали напротив соответствующих контактных площадок на коробке; затем эта часть привинчивается к коробке, и концы трансформатора “несимм. 50 Ом” припаиваются к торчащим из коробки выводам от контактных площадок для подключения кабеля. Вся бухта трансформатора затем привязывается к плите 2. Вниз при этом торчат только концы трансформатора, которые никуда не присоединяются, кроме как между собой. Здесь их герметизируют по вкусу, я просто облепил пластилином.
После проведения всех комнатных работ антенный комплект представлял собой четыре распорки с метками крепления элементов, собранный бум со всеми плитами, плитками, коробкой, трансформатором, собирающей линией и элементами, отмерянными с некоторым запасом и свернутыми в бухты, подвязанными к буму для транспортировки на крышу, а также две лыжные палки. Кроме того, подготовлены мотки лески, мягкие капроновые шнурки и изолента ПВХ.
В день сборки все это было вынесено на крышу, куда уже заранее был выведен коаксиальный фидер с подготовленными концами. Бум вывешивался на тросе оттяжки “Унжи” на высоте, удобной для сборки. Сначала крепились распорки к плитам, затем накладывались лыжные палки и привязывались к распоркам. После этого разматывались и расправлялись элементы. Рулеткой отмерялись части элементов диапазона 20 м от собирающей линии до сгиба, делался сгиб и элемент привязывался к распорке мягким шнурком так, чтобы место сгиба совпало с меткой на распорке. Для устранения проскальзывания шнурка по распорке использовалась изолента. Предварительно надевалась на конец элемента перемычка из оргстекла, отмерялось расстояние до петли привязки, делалась петля и вставлялся конец провода во второе отверстие перемычки. Перемычка придвигалась к петле, отгибался конец элемента и обрезался до эскизного размера. Петли передних и задних элементов соединялись кусками лески эскизной длины.
С остальными элементами так же, подвязывая элементы к распоркам там, где они пересекаются, мягким шнурком, а растяжку элементов делая леской, соблюдая эскизные размеры. Не обращалось внимания на вялую натяжку и провисание распорок. Когда все связи были готовы, устранялось провисание распорок подтяжкой их леской к роликам на тросе, леска привязывалась к распоркам в месте привязки тяг диапазона 10 м. Затем подтягивались те куски лески, которые параллельны буму. Антенна должна была натянуться и приобрести пристойный вид при не слишком сильной подтяжке, если нет больших неточностей в размерах.
Открывалась коробка и присоединялся кабель. Крышка коробки привинчивалась, щели промазывались пластилином. Антенна еще раз осматривалась на предмет отсутствия грубых ошибок – правильно ли разведены конденсаторы внутри коробки, правильно ли подключена к коробке собирающая линия, идут ли элементы диапазона 15 м в противоположную сторону по отношению к элементам двух других диапазонов (проводя комнатные работы, я вначале пустил все элементы в одну сторону). Если все правильно, антенну можно поднимать.
Антенна была поднята 26 ноября 2006 г. Поднятая на высоту 10 м над крышей антенна смотрела по азимуту 325 градусов. В указанных размерах минимум КСВ оказался ниже по частоте, антенну пришлось опустить и хвостики подрезать. Остались хвостики: на 10 м – по 0,5 см; на 15 м – по 4 см; на 20 м – по 4 см. КСВ в середине диапазона около 1. Станции США на 20 м на эту антенну слышны лучше, чем на другие в наличии. Станции с других направлений слышны хуже. Предварительный итог – антенна работоспособна.
Сейчас делаю вторую такую же антенну, чтобы повесить ее в перпендикулярном направлении, на юго-запад. Так как конденсаторы на 235 пФ закончились, ставлю на 252 пФ, модель терпит. Проволока диаметром 2 мм тяжеловата, если поставить 1,4 мм, вес проволоки уменьшится вдвое, поэтому, на собирающую линию ставлю 2 мм, а на элементы – 1,4 мм. Бум делаю из трубы от гардины, диаметром 22 мм, а так как гардина длиной всего 2,4 метра, до 3 метров “добиваю” двумя кусками лыжной палки, на концах. На распорки приобрел четыре шестиметровых удилища, по два концевых колена откинул. Плиты для крепления распорок к буму делаю из текстолита толщиной 4 мм, креплю плиты к буму скобами, а не U-шпильками, так как с поддерживающими лыжными палками этот узел сильно разгрузился. Остальное по-старому. Ожидаю, что антенна будет заметно легче, хотя при подвеске на тросе это может оказаться не на пользу: первая антенна на сильном ветру ведет себя очень прилично, солидно покачиваясь, как крупное судно на длинной океанской зыби, а легкая может задергаться.
У антенны нет гальванической связи элементов с заземлением и бума с заземлением.
Это, конечно, необходимо сделать. Я собираюсь соединить элементы с бумом двухваттными резисторами килоом по двадцать, а бум с заземлением через килоом.
В заключение хочу поблагодарить Юрия Богданова, UA6AP, за его огромный труд по ведению сайта. Подозреваю, что этот труд не всегда в удовольствие.
Загрузить архивный файл моделей
Н. Смирнов, UA3TW
E-mail: ua3tw@rambler.ru
