Значение коэффициента K: 0,95 ?

Этот знаменитый коэффициент K – это тот, на который нужно умножить половину длины волны, чтобы получить длину провода, которую следует отрезать, например, для изготовления полуволнового диполя. В описаниях обычно указывают 0,95, но иногда встречаются и другие значения. Так где же истина, если она вообще есть, и от чего зависит этот фактор K?

Мы знаем, что коэффициент К зависит от диаметра провода и что его значение уменьшается с увеличением диаметра провода; это важно в диапазонах VHF и UHF; в декаметровых диапазонах (КВ) мы также знаем, что он зависит от используемых изоляторов; мы говорим о ёмкостях, возвращаемых на концы антенны, и реже говорим о типе используемого провода. Поэтому лучше всего провести эксперимент и выяснить, какие факторы влияют на него и в каком направлении.

Процедура:

Полуволновая дипольная антенна натянута между двумя мачтами высотой 6 метров, расположенными на расстоянии около двадцати метров друг от друга. Учитывая эту высоту, испытания проводятся в районе 25 МГц, чтобы антенна находилась на полуволны от земли.

Во время испытаний антенна будет всегда располагаться строго в одном и том же месте относительно зданий и других металлических объектов. Ничто вокруг не будет перемещаться, и всё будет сделано менее чем за один день, чтобы избежать паразитных эффектов, вызванных, например, изменением влажности почвы.

Длина используемого провода не будет изменяться даже на сантиметр. Используется электрический провод в изоляционной оболочке сечением 1,5 мм². Диаметр не будет меняться, поскольку уже известно, что его увеличение снижает резонансную частоту. Приведённая ниже кривая показывает, что для провода диаметром 1 мм (соотношение 10 000) длиной 10 метров, без оболочки и изолированного в пространстве, коэффициент K составил бы 0,97.

Для каждой конфигурации, на MFJ-259B ищется резонансная частота антенны, и из неё выводится коэффициент K.

Длина провода:

Для каждой жилы диполя используется формула L=K лямбда/4 = K 75/F.

При K=0,95 для частоты 25 МГц получается 2,85 м.

Таким образом, во время испытаний всегда будет использоваться длина излучающей части 2×2,85 м плюс необходимая длина для замыкания на уровне изоляторов.

Изолятор из Pyrex’а (боросиликатное стекло), петля 20 см:

Первый тест проводится с изоляторами из пирекса и длиной петли 20 см; таким образом, фактическая длина провода составляет 3,05 м.

Провод, поддерживающий изоляторы, также является электрическим проводом сечением 1,5 мм².

Измеренная резонансная частота составляет 23,9 МГц; это далеко от ожидаемых 25 МГц, что означает, что в условиях эксперимента коэффициент K равен 2,85×23,9/75 = 0,91, а не 0,95.

Это явление, вероятно, связано с петлёй провода.

Керамический изолятор, петля 20 см:

Второй эксперимент проводится с керамическими изоляторами типа «яйцо» и длиной петли также 20 см.

Несущий провод за изоляторами по-прежнему используется электрический провод сечением 1,5 мм².

Таким образом, ничего не изменилось, кроме типа изолятора.

Измеренная резонансная частота составляет 23,1 МГц, что ниже, чем с изоляторами Pyrex. Коэффициент K теперь равен 2,85×23,1/75 = 0,878.

Наблюдается влияние изолятора. Он расположен в пучности напряжения, где антенна очень чувствительна к паразитным ёмкостям. Можно предположить, что изолятор типа «яйцо» с вложенными петлями провода действительно имеет большую паразитарную ёмкость по отношению к несущему проводу, чем изолятор Pyrex, который удерживает два провода гораздо дальше друг от друга.

Простое изменение изоляторов может привести к изменению коэффициента K с 0,91 до 0,88.

Петля 7 см:

Третий тест проводится с использованием керамических изоляторов типа «яйцо», но с длиной петли, уменьшенной до 7 см.

Провод, поддерживающий конструкцию за изоляторами, по-прежнему электрический провод сечением 1,5 мм².

Таким образом, ничего не изменилось, кроме петли.

Измеренная резонансная частота составляет 23,2 МГц, что немного выше, чем с петлёй 20 см. Коэффициент K теперь равен 2,85×23,2/75 = 0,88.

Длина петли оказывает небольшое влияние, поэтому при настройке антенны путём загиба провода на конце не следует обрезать лишний провод после завершения настройки, иначе частота резко возрастёт, и придётся начинать всё сначала. Фактически, лучше всегда делать петлю одинаковой длины и каждый раз обрезать излишки.

Сварной (спаянный) контур:

Четвёртое испытание проводится по-прежнему с керамическими изоляторами типа «яйцо», но со сварным контуром.

Несущий провод за изоляторами по-прежнему электрический провод сечением 1,5 мм².

Таким образом, ничего не изменилось, кроме сварки.

Измеренная резонансная частота составляет 23,23 МГц; немного выше, чем с несварным контуром длиной 7 см, но на пределе точности измерений. Это дало бы коэффициент K 0,882; это не является значимым.

Изолирующая опора:

Пятый тест проводится по-прежнему с керамическими изоляторами типа «яйцо» с приваренной петлёй, но несущий провод за изоляторами был заменен на нейлоновый.

Таким образом, ничего не изменилось, кроме несущих проводов.

Измеренная резонансная частота составила 24,23 МГц; на мегагерц больше! Через паразитарную ёмкость изолятора проводящие несущие провода участвовали в работе антенны… Возможно, есть смысл установить два или три изолятора с расстоянием 50 см друг от друга вместо одного, или использовать изолирующий провод, устойчивый к УФ-излучению. Проведённый эксперимент показал, что смачивание нейлоновых опор не нарушает работу антенны; дождь не сделает их достаточно проводящими.

Коэффициент K изменился до 2,85×24,23/75 = 0,92.

Простое изменение несущих проводов позволило увеличить коэффициент K с 0,88 до 0,92.

Оголённый провод:

Шестое испытание проводится по-прежнему с керамическими изоляторами типа «яйцо», со сварной петлёй, от поддерживающего провода за нейлоновыми изоляторами, но с проводов антенны снята изоляция.

То есть ничего не изменилось, кроме того, что теперь медь оголена.

Измеренная резонансная частота составляет 25,15 МГц; это почти на мегагерц больше!

Это связано с коэффициентом укорочения провода, который увеличился, когда провод перестал быть заключённым в изоляцию; коэффициент K стал равен 2,85×25,15/75 = 0,96.

Мы близки к теоретическому значению, указанному на графике вверху страницы.

Интересно знать, что только изоляция электрического провода изменяет коэффициент K с 0,96 до 0,92.

Результат:

В зависимости от конструкции антенны коэффициент K может варьироваться от 0,88 до 0,96. Для полуволнового диполя, настроенного на частоту 24,930 МГц, это означало бы, что длина каждого плеча может изменяться от 5,29 до 5,78 м, то есть с погрешностью в 24 см. На диапазоне 80 метров эта погрешность составила бы уже 1,7 метра!

Если только не копировать в точности описание из статьи или журнала, используя тот же провод, те же изоляторы, те же поддерживающие провода, ту же высоту, и даже в этом случае нельзя контролировать качество грунта и окружающие препятствия, то крайне маловероятно добиться резонанса на нужной частоте.

Поэтому при изготовлении антенны из провода гораздо выгоднее сделать её длиннее, чем предполагается, и затем укорачивать, ориентируясь на измеренную резонансную частоту.

F5AD