На участке, где требовалось разместить данную антенну, не представлялось возможным установить дипольную или другую антенну, предназначенную для работы в низкочастотных диапазонах. Ширина участка составляет всего 9 метров, а пространство за домом, доступное для размещения антенн и проводов, имеет длину около 13 метров.
Указанные параметры явно недостаточны для установки полноразмерных вибраторов, рассчитанных на работу на частотах 80 или 160 метров. Даже вибратор длиной 40 метров не может быть размещён на данной территории без нарушения её пространственных ограничений.
Требования к антенне:
- Размер: должна быть компактной, чтобы поместиться на участке шириной до 9 метров и длиной до 14 метров.
- Постоянное функционирование: должна работать на частотах 80 и 160 метров.
- Скрытность: не должна быть слишком заметной.
- Простота: конструкция должна быть простой и понятной.
- Лёгкость: вес антенны должен быть небольшим.
- Экономичность: стоимость должна быть доступной (по возможности).
Антенная система
Для решения задачи, связанной с ограниченным пространством, единственным возможным вариантом является использование воздушного пространства. Однако при увеличении высоты и установке, например, четвертьволновой вертикальной антенной системы для низкочастотных диапазонов возникает необходимость в использовании значительного количества длинных радиальных элементов.
Реализация данной конфигурации в условиях ограниченного пространства является затруднительной, так как протяжённость радиальных элементов должна быть значительной, что не всегда возможно обеспечить во всех направлениях.
Использование приподнятых радиалов представляется более приемлемым решением, чем применение прямых проводов, поскольку последние требуют значительного количества изгибов для размещения в ограниченном пространстве.
Таким образом, использование радиальных элементов не является оптимальным решением. В связи с этим рекомендуется рассмотреть возможность применения симметричных антенн, исключающих необходимость в вертикальных элементах, требующих радиалов.
Из проводных антенн наиболее подходящими являются дипольные и петлевые антенны. В данном случае было принято решение о создании трапового вертикального диполя на 80-160 метров и точкой подачи на высоте 11 метров.
Антенна C-типа 80-160 метров (идеальная настройка)
За домом расположена небольшая подъёмная вышка, которая позволяет установить антенну. На вершине этой вышки находится алюминиевая труба, а над ней — 11-метровый шест из стекловолокна от Spiderbeam. При полной сборке общая высота конструкции достигает 23 метров. Для максимального распространения сигнала подача осуществляется на высоте 11 метров.
Один из проводов антенны поднимается вверх по 11-метровому шесту из стекловолокна и тянется к дому. На высоте примерно 11 метров над землёй находится 80-метровая антенна-ловушка (трап). После ловушки остаётся около 10 метров провода, что делает одну сторону антенны длиной 30 метров. Второй провод спускается от точки подачи на 8 метров и затем наклоняется в сторону дома, поднимаясь примерно на 30 сантиметров выше плоской крыши сарая.
Поскольку расстояние от вышки до дома составляет всего 8 метров, антенна делает несколько изгибов над крышей на протяжении оставшихся 22 метров. Для поддержки ловушки, которая немного тяжелее, на середине крыши установлена небольшая опора. Изоляторы размещены сбоку от дома, где проходит провод.
Трапы сделаны из очень тонкого тефлонового коаксиального кабеля, поскольку текущая версия была создана специально для контестов в классе 100 Вт.
В MMANA антенна выглядит следующим образом.
Антенна питается от открытого провода на половине вертикальной части слева (кружок). Нижняя часть антенны находится на высоте 3 метров 30 см над плоской крышей. Самый правый нижний провод прикреплен к дому (с помощью изоляторов). Крестовина представляет собой 80-метровую коаксиальную ловушку. Высота вершины составляет 23 метра, она ведёт вправо к столбу на крыше дома. На полпути находится ещё один 80-метровый коаксиальный кабель. Остальная часть провода антенны натягивается верёвкой.
Материалы, необходимые для установки антенны:
- Провода для антенны (60 метров).
- Высота установки — 23 метра.
- Для включения антенны используется вышка высотой 10 метров.
- На вершине 10-метровой вышки устанавливается 11-метровый столб из стекловолокна.
- Для монтажа можно использовать удочку от Spiderbeam или любую другую прочную и длинную «удочку».
- Опора для нижнего провода антенны.
- В данном случае это небольшие столбы на плоской крыше позади дома, на высоте 3 метра.
- Опора для верхнего провода с ловушкой, расположенной на расстоянии 23 метров.
- В данном случае это небольшой столб на крыше дома, высота которого при полной установке составляет 15 метров, а в основном — 8 метров.
- Для обеспечения расстояния между проводом и небольшой вышкой используется серая трубка из ПВХ.
- Две 80-метровые коаксиальные ловушки (тефлоновые).
- Для ловушек другого типа с небольшим весом подойдёт центральная опорная жердь длиной 1 метр (для перекладывания удочек).
- Изоляторы на конце антенны.
- Изоляторы для крепления проводов над плоской крышей.
- Кабельные стяжки и/или изолента.
- Открытая линия подачи провода (с сопротивлением 300 Ом или другим подходящим значением).
- Открытый проводной тюнер, например, самодельный S-match.
- Инструменты, включая антенный анализатор (желательно).
Конструкция
Точка подачи
Антенна получает питание через открытый провод, который подключается к двум её основным проводам. В качестве опоры для этого провода используется труба из ПВХ, применяемая в электроустановках жилых помещений. Длина трубы составляет около 60 см, и она размещается горизонтально на мачте. Внутри трубы помещается открытый провод с сопротивлением 300 Ом, который проходит через неё с одной стороны и выходит с другой, где загибается и соединяется с проводами антенны.
В этой конструкции как разомкнутый провод, так и проволока находятся на некотором расстоянии от стальной мачты. Это расстояние невелико, так как точка подачи расположена рядом с антенной. Такая конфигурация вызывает определённые проблемы с настройкой. Значительное улучшение можно достичь, если линия питания будет отходить от антенны под углом 90 градусов. Если это возможно, рекомендуется выполнить данное изменение.
Провода над плоской крышей
Слева расположена небольшая 10-метровая вышка, от которой провод опускается на 8 метров от точки подачи. Далее провод тянется в правом нижнем углу изображения (к дому, как показано на рисунке ниже) и возвращается к небольшой трубе из ПВХ, находящейся в центре изображения (ранее сделанной из дерева, но теперь замененной бетонной плиткой). К этой трубе из ПВХ прикреплен нижний 80-метровый коаксиальный отвод. Оставшаяся часть провода протягивается на 160 метров обратно в дом, где его конец крепится к маленькой серебристой дымовой трубе (предназначенной для притока свежего воздуха).
Справа изоляторы в деревянной панели дома
Поднимаясь, провод, идущий от точки подачи, выходит из верхней части опоры и спускается к дому. На полпути находится 80-метровая коаксиальная ловушка. При сильном ветре верхушка мачты спайдера будет сильно гнуться. Поэтому ловушка должна быть лёгкой и прочной. Остаток провода диапазона 160 метров после ловушки идёт к дому и спускается на плоскую крышу.
Провод
Для создания провода используется проволока с тефлоновым покрытием диаметром примерно 0,8 мм. Учитывая, что провод будет раскачиваться в воздухе между верхушкой столба и местом подключения к дому, он должен быть одновременно прочным и гибким. Однако через несколько недель провод оборвался в верхней точке столба из стекловолокна. Чтобы предотвратить подобные проблемы в будущем, предлагается использовать резиновую шину, протянутую вдоль провода в верхней части столба.
Ловушки
Ловушки изготовлены из тонкого тефлонового коаксиального кабеля. При аккуратном размещении на катушке, когда они находятся рядом друг с другом, длина составляет почти 3 метра, а резонансная частота достигает 4,5 МГц. Однако если сделать катушку менее аккуратной, накладывая слои друг на друга, то резонансная частота снижается до 2,7 МГц. Для достижения наилучшего результата используется около 30 см кабеля, что обеспечивает резонанс в середине 80 метров.
Ниже представлен рисунок, на котором изображены обе ловушки и кусок тефлонового коаксиального кабеля, который отлично подходит для использования с мощностью 100 Вт. Его небольшой вес позволяет легко подвешивать его в воздухе, например, на шесте из стекловолокна.
Настройка антенны
Антенну разместили рядом с вышкой, прикрепив её скотчем к столбу из стекловолокна, как было указано ранее.
Для проверки резонансов вначале подключили короткий коаксиальный кабель к анализатору, чтобы антенна работала в середине двух диапазонов. С помощью miniVNA PRO с Bluetooth это удалось легко выполнить на высоте 11 метров, используя планшет Android. После небольшого укорочения проводов коэффициент стоячей волны (КСВ) оказался в норме как на 80, так и на 160 метрах. Затем короткую коаксиальную линию питания заменили на разомкнутый провод. Преимущество разомкнутого провода заключается в возможности настройки антенны в диапазоне от 3500 до 3800 кГц и от 1810 до 1900 кГц.
Открытый проводной тюнер
Для работы потребовался дистанционный проводной тюнер, так как его нужно было разместить внутри сарая рядом с небольшой вышкой. Был выбран проверенный дизайн PA0FRI — антенный тюнер S-match. В этот раз не использовалась катушка индуктивности, а применялись фиксированные отводы на нагрузочной катушке и фиксированные (переменные) конденсаторы. Особенность заключается в том, что всё можно включать и выключать с помощью реле. Особенно удобно то, что есть ещё один переменный конденсатор, который можно дистанционно настраивать с помощью небольшого 12-вольтового двигателя (снизу справа).
Кабель внизу слева — это кабель от корпуса для переключения реле (подключается с коробкой в корпусе).
Рядом с основным кабелем находится резервный конденсатор, который в данный момент не используется. Далее следуют два конденсатора переменного тока: один настроен на работу с глубиной 80 метров и используется для этой цели, а другой — с глубиной 160 метров. Для питания двигателя постоянного тока напряжением 12 В применяется переменный конденсатор с реле, что позволяет выбирать нужный диапазон работы.
Конденсаторы небольшие, так как они рассчитаны на мощность 100 Вт. На валу конденсатора установлены пластиковые трубки (например, от шариковой ручки), что предотвращает чрезмерное влияние эффекта руки при их повороте. Слева над переменными конденсаторами расположены два реле для выбора положения катушки на 80 метров и одно реле для катушки на 160 метров. Справа находятся ещё три реле, которые управляют тремя переменными конденсаторами.
В правом верхнем углу установлен балун от тюнера S-match и коаксиальный питающий кабель с ферритовыми сердечниками. Это предотвращает излишнее излучение сигнала. Коаксиальный кабель приобретён у DX-wire и доступен в стандартной версии и версии с низким диапазоном частот. Также в правом верхнем углу используется катушка, для которой установлен постоянный конденсатор, подключённый параллельно переключаемым реле. Он закреплён на открытом проводе, который идёт вверх.
Все материалы размещены на белой доске, которая, как оказалось, представляет собой разделочную доску с кухни. Она легко поддаётся сверлению, и все компоненты крепятся к ней с помощью резьбы.
Распределительная коробка внутри шэка
Внутри шэка реле можно менять с помощью коробки с 5 переключателями для реле и одним 3-позиционным переключателем для двигателя постоянного тока (который возвращается в среднее (исходное) положение, когда не используется. Показанная коробка была изготовлена давным-давно и использовалась для дистанционного тюнера со множеством реле. L1 выбирает 160-метровое нажатие на катушку. L2 — нажатие на катушку на 80 метров. C1 выбирает постоянный конденсатор на 160 метров, а C2 выбирает постоянный конденсатор на 80 метров. C3 выбирает переменный конденсатор, подключенный к 12-вольтовому двигателю постоянного тока. Включение двигателя осуществляется с помощью трёхпозиционного переключателя (крайнего левого). Вверх — поворот налево, вниз — поворот направо, среднее положение — для отдыха.
Примечание: Отсутствует обратная связь о положении переменного конденсатора с двигателем постоянного тока. Поскольку конденсатор переменного тока на двигателе не отключен, вы можете включать двигатель постоянного тока столько, сколько захотите (он может вращаться на 360 градусов без остановки). Допустим передача на 10 Вт и проверяется КСВ. Если КСВ повышается, вы движетесь не в том направлении.
Использование антенны с вращающейся антенной в маленькой вышке
Когда антенна была установлена, вышка была пустой, на ней был только столб из стекловолокна наверху. Однако, понадобилась вторая Yagi за 10-15-20 долларов, и был куплен Spiderbeam. С этой антенной в башне возникла проблема. Провод должен был проходить через поперечный Beam, и эта Yagi, однако, могла поворачиваться на 360 градусов, решено провести провод через поперечную бум, чтобы он никогда не отклонялся более чем на 180 градусов в обе стороны. Так как при включении Yagi провод должен был быть немного удлинён.
Заключение
Работает ли это? Да, работает. Конечно, это не так хорошо, как полноразмерный вертикал с большим количеством радиалов или полноразмерный диполь. Одним из наиболее важных аспектов этой антенны является то, что она полностью помещается на участке. Как уже говорилось, это лучшая антенна, которую использовалась раньше в текущем местоположении. Конечно, вы могли бы сделать лучше. Но можете ли вы сделать это в таком же небольшом пространстве?
Ниже антенна, использовавшаяся во время контеста
Во время контеста автор использовал эту антенну на 160 метрах. Иногда на 80 метрах, но там 80-метровый диполь 2 * 20 метров, питаемый открытым проводом, давал больше qso. Вышка справа на рисунке поддерживает антенну, как описано выше. Небольшая мачта на крыше слева поддерживает верхний провод, ведущий к дому. В задней части небольшая квадратная алюминиевая вышка рядом с домом поддерживает двухэлементную антенну SteppIR. SteppIR — единственная антенна, которая всегда доступна.
PA1M