Антенна на 1,8 и 7 МГц

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: КВ антенны

Опубликовано: 15.03.2017 12:17

Просмотров: 20333

Предлагаем Вашему вниманию описание простой антенны, работающей в двух радиолюбительских диапазонах. При незначительной модификации данной антенны возможна ее работа также в диапазонах 80 и 20 м. При изготовлении такой антенны очень важен правильный выбор согласующих конденсаторов, которые должны выдерживать большие приложенные мощности и напряжения.

Антенна на 1,8 и 7 МГц
Ю.Н, Межевич US7IC, г. Краматорск, Донецкая обл, РА 4'2003
Коротковолновая лучевая антенна, схематический чертеж которой показан на рис.1,
 
работает на любительских диапазонах 1,8 и 7 МГц без коммутации согласующих элементов и хорошо согласуется со стандартным коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом, Антенна состоит из горизонтального проволочного полотна длиной lа=53,4 м, согласующего устройава C1, C2 и фидера из коаксиального кабеля, который на частоте 7 МГц тоже входит в состав согласующего устройства.
На правой части предлагаемой антенны на частотах 1,8 и 7 МГц всегда присутствует пучность напряжения, а на левой - пучность тока. Такие антенны имеют низкое входное сопротивление и требуют применения хорошего заземления или противовесов.
Длина полотна антенны выбрана равной 53,4 м неслучайно. Дело в том, что эту антенну такой длины при определенных условиях можно заставить резонировать, по крайней мере, на четырех любительских диапазонах: 160 м (1,8...2,0 МГц), 40 м (7,0...7,1 МГц), 80 м (3,5...3,8 МГц) и 20 м (14,0...14,35 МГц). О двух последних диапазонах будет сказано в конце статьи, а сейчас подробно рассмотрим, как работает эта антенна на 1,8 и 7 МГц.
Для частоты 1,8 МГц (λ=167 м) длина полотна антенны составляет 0,32λ. Это значение близко к теоретическому 0,31λ [1, 2]. При такой длине активная составляющая комплексного сопротивления антенны равна примерно 70 Ом. Реактивная составляющая, имеющая индуктивный характер, хорошо компенсируется конденсатором, последовательно включенным между 'концом" антенны и началом фидера (в данном случае (см. рис.1) это конденсатор С1).
Для частоты 7 МГц на длине полотна антенны укладывается 5/4λ. Таким образом, длина полотна антенны кратна нечетному числу четвертей длины волны на этом диапазоне, и, следовательно, антенна имеет низкое входное сопротивление. Конденсатор С1 на частоте 7 МГц не оказывает заметного влияния, ввиду малости его реактивного сопротивления. Чтобы достичь значения активной составляющей комплексного сопротивления антенны на частоте 7 МГц, равного 75 Ом, последовательно с С1 включен еще конденсатор С2 одним концом на массу. Оба они образуют на этом диапазоне согласующее устройство. При этом конденсатор С2 на 1,8 МГц не ухудшает, а даже, как показали эксперименты, улучшает работу антенны на частотах, близких к 2 МГц.
Однако для хорошей работы антенны на частоте 7 МГц этих мер, как оказалось, еще не достаточно. Дело в том, что на этом диапазоне комплексное сопротивление описываемой антенны имеет заметную реактивную составляющую емкостного характера. Для ее компенсации между фидером и согласующим узлом C1, C2 необходимо было бы включить катушку индуктивности как показано на рис.2.
 
 Чтобы не усложнять конструкцию антенны, в качестве компенсирующей
индуктивности здесь используется непосредственно фидер, длина которого (lф)
берется кратной нечетному числу "электрических" четвертей волны на частоте 7 МГц, т.е. кратной 7 м, Известно, что линия длиной λ/4 или кратная нечетному числу четвертей длины волны представляет собой индуктивность. В общем случае длина фидера (в метрах) определяется по формуле lф=7(2n-1), где n - любое целое число. Автор использовал коаксиальный кабель марки РК-75-4-11 длиной 21 м.
График зависимости КСВ антенны от частоты показан на рис.3.
 
 Как следует из графика, антенна имеет довольно хорошие параметры по КСВ.
Согласующие конденсаторы С1 и С2 помещают во влагонепроницаемую коробку, в качестве которой автор применил пластмассовую коробочку для антенных усилителей популярных в настоящее время "польских" ТВ антенн. Фидер в коробке закрепляют хомутиком. Коробку двумя короткими проводами длиной 100...150 мм присоединяют к полотну антенны.
Можно обойтись без коробки, если антенну выполнить по второму варианту, показанному на рис.4.
 
В этом случае фидер лучше привязать к проводнику, идущему к противовесам или заземлению.
В качестве полотна антенны можно использовать оголенный медный или эмалированный провод ø2,2...2,5 мм, антенный канатик ø2 мм, не менее, или
проволоку из нержавеющей стали такого же диаметра. Изоляторы используют фарфоровые или сделанные из листового стеклотекстолита.
Полотно антенны можно расположить под углом к горизонту вверх или вниз. В городских условиях антенну удобно использовать, натянув ее между двумя домами. Очень хорош вариант, когда конец антенны вместе с согласующим устройством можно закрепить на балконе. В этом случае несложно подвести к этому узлу заземление.
Вместо заземления можно использовать один или несколько противовесов, Длину противовесов можно брать произвольной, но лучше равной λ/4. В качестве противовеса можно использовать металлическую мачту, как показано на рис.4, которую желательно заземлить. Конденсаторы С1 и С2 могут быть типа КСО или КВИ на рабочее напряжение не менее 500 В при подводимой к антенне мощности до 100 Вт.
Используя полотно длиной 53,4 м, можно построить отдельные резонансные антенны для диапазонов 80 и 20 м. Так, на частоте 3,5 МГц длина полотна составляет 5/8λ, (0,625λ). Известно, что активная составляющая комплексного сопротивления такой антенны будет около 70 Ом. Для компенсации реактивной составляющей, которая носит емкостной характер, фидер к антенне необходимо подключить через контурную катушку с индуктивностью около 22 мкГн. Тогда антенна удлинится до 3/4λ, она станет резонансной, и ее входное сопротивление будет чисто активным.
Схематический чертеж такой антенны показан на рис.5.
 
Катушка индуктивности L1 в авторском варианте намотана на керамическом каркасе ø23 мм виток к витку эмалированным проводом ø1 мм и содержит 50 витков. Можно изготовить катушку и меньших размеров и с другим количеством витков. Важно сохранить величину индуктивности. Измерения показали следующие значения КСВ этой антенны: 3,5 МГц - 1,2; 3,6 МГц - 1,05; 3,7 МГц - 1,08; 3,8 МГц - 1,2. Для настройки антенны у "горячего" конца катушки L1 сделано несколько отводов.
На частоте 14 МГц на длине антенны укладывается пять полуволн. Следовательно, такая антенна резонансная, но запитывать ее надо не по току, а по напряжению, так как входное сопротивление антенны очень высокое (около 4 кОм). В данном случае для согласования антенны с низкоомным фидером необходимо применить индуктивный автотрансформатор, как в [5, 6]. В авторском варианте катушка индуктивности на 14 МГц не содержит параллельно включенного конденсатора и намотана на ребристом керамическом каркасе ø23 мм эмалированным проводом ø1 мм. Число витков 22, шаг намотки 2 мм. Отвод выполнен от третьего витка снизу, считая от "холодного" конца. Индуктивность катушки около 7 мкГн. Катушку помещают в герметичную пластмассовую коробочку.
Замеры КСВ этой антенны показали следующие результаты: 14,0 МГц - 1,35; 14,05 МГц - 1,3; 14,1 МГц - 1,25; 14,15 МГц - 1,25; 14,2 МГц - 1,3; 14,25 МГц - 1,4; 14,3 МГц - 1,75; 14,35 МГц-2,3.
Литература
1.  Беньковский 3., Липинский Э. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн. - М.: Радио и связь, 1983. -377 с.
2. Антенна "удлиненный штырь"// Я -радиолюбитель. - 1998. - №4. - С.5.
3.  Старостин В. Антенна на 160 м// Радио.- 1982.-№11.-С20.
4.  Громов В. Антенна для диапазона 160 м// Радио. -1979. - №10. - С14.
5.  Прохоренко В. Антенна на 160 м//Радио. - 1982.-№10.-С55.
6.  Шелекасов Е. Вибратор с несимметричным питанием// Радио. -1974.-№11.-С24.