Антенна типа Ground Plane на 7 МГц

Антенна Ground Plane (GP) представляет собой вертикальный штырь длиной лямбда/4, питаемый у его основания, с четырьмя радиалами, также длиной лямбда/4, распределёнными в форме звезды вокруг основания. Вертикальный штырь питается от жилы коаксиального кабеля, четыре радиала соединены с его оплёткой.

Обычно радиалы горизонтальны, а возбуждающее сопротивление антенны этого типа составляет порядка 22 Ом в свободном пространстве, что может потребовать установки настроечного блока в основании антенны.

При хорошо выровненных горизонтальных радиалах достаточно двух радиалов. Лепесток излучения всенаправленный, а антенна излучает только вертикальную поляризацию.

Иногда радиалы наклонены вниз, это имеет три последствия:

1. Теоретическое сопротивление увеличивается, мы можем, даже играя на угле, найти схему, которая обеспечит ровно 50 Ом в точке атаки.
2. Антенна излучает часть своей энергии в горизонтальной поляризации, что не проблема. Штырь 10 м 40 см.
3. Четыре радиала необходимы, если мы хотим действительно всенаправленную антенну.

Во всех случаях сопротивление в точке атаки увеличивается при приближении антенны к земле из-за потерь, наведённых последней.

Реализация

Вертикал, размещённый на земле, является плохим решением из-за потерь, вызванных землёй, и для получения приемлемого КПД становится необходимым множество радиалов. Мы можем дойти до ста радиалов. Это нереально.

Поэтому антенну необходимо поднять. В идеале она должна превышать лямбда/4 или 10 метров, но это не всегда осуществимо; здесь основание антенны 6 метров наверху секции пилона с оттяжками, изолированными пластиковыми «яйцами» (или керамическими «орешками»).

Вертикальный штырь изготовлен из алюминиевой трубы диаметром 30 мм и длиной 6 м, удлиненной алюминиевой трубкой длиной 4 м 40 см, которая надевается поверх предыдущей. Таким образом, мы можем играть на общей длине при настройке, чтобы получить резонанс точно в центре диапазона. Штырь присоединяется к жиле коаксиального кабеля.

Радиалы, в данном случае четыре, и горизонтальные, изготовлены из медной проволоки сечением 2,5 мм², каждый имеет размеры 10 м 40 см, все они соединены с оплёткой коаксиального кабеля у основания штыря.

Вертикальный хлыст скреплён в два яруса по три растяжки из полипропилена, защищённого от ультрафиолета. Почему полипропилен? потому что он не очень расширяем.

Испытания с плетёным нейлоновым шнуром или другим шнуром оказались катастрофическими, поскольку слишком гибкая растяжка не мешала хлысту давить на его основание, и он сломался. Оболочка из полиэстера того типа, который используется для фалов парусных лодок, возможно, со временем будет лучше сопротивляться. В крупных магазинах встречаются 4-миллиметровые. Идеал – кевлар.

Основание представляет собой кусок изоляционной трубки из ПВХ или стекловолокна, прикрепленной к вершине пилона, причем штырь закрепляется на этой трубке на 10 см выше.

Все это легко собирается в безветренный день, но нужно быстро прикрепить растяжки.

Настройки

Антенна питается от коаксиального кабеля сопротивлением 50 Ом. Регулируем КСВ в диапазоне и играем на длине хлыста, чтобы довести провал КСВ до 7070 кГц (для SSB). Для этого необходимо один или два раза опустить и поднять хлыст, но при установленной оттяжке это происходит без проблем.

И там, как ни странно, этот минимум соответствует КСВ, равному 1! Антенна имеет сопротивление 50 Ом.

На самом деле это не очень хорошая новость, потому что оно должно составлять 26 Ом, а КСВ должен быть почти 2, следовательно, земля даже на высоте 6 метров вызовет потери.

Короче говоря, с хорошей стороны, не будет необходимости в настроечном блоке у основания антенны, поскольку настроечные блоки также иногда вызывают потери.

Сравнительные тесты

Ground Plane на высоте 16,4 метра, его будем сравнивать со слегка перевёрнутым V-образным полуволновым дублетом, также расположенным на той же высоте.

Тест с переключением и наблюдением за S-метром:

На некоторых станциях дублет явно выше, на других, более редких станциях, которые должны находиться во впадине своих лепестков излучения, немного выигрывает GP, но через четверть часа на тех же станциях разница может быть менее очевидной, и в 80% случаев трудно сказать, какая антенна лучше. Фактически, чем ближе корреспондент, тем большее преимущество получает дублет: порог оказывается около 800 км.

Так что на короткой дистанции явно преимущество у дублета, это может быть полезным (местные QSO в соревнованиях и т.п.), когда все корреспонденты находятся очень близко друг к другу.

Причина, должно быть, кроется в окружающей почве. Опыт показывает, что вертикальный вариант немного выигрывает у дублетного при очень сильном дожде, когда земля очень влажная.

Диапазон 40 метров также является отличным диапазоном DX, и мы можем возлагать большие надежды на GP и его излучение, более подходящую для этого типа трафика и менее чувствительную к близким сигналам.

Ночью и ранним утром систематические проверки на внеевропейских станциях приводили к тем же колебаниям, что и днём ​​на местных станциях:

В 80% случаев сложно сказать, какая антенна лучшая, но в определённых направлениях средний балл GP всё же кажется немного выше, чем у дублета. На хорошей почве разница должна стать более заметной. С другой стороны, при приёме большим преимуществом является вертикальное подавление близко расположенных станций.

Так что для DX-трафика предпочтительнее пойти в сторону GP, но если бы местные или механические непредвиденные обстоятельства навязали дублет, это не было бы трагедией.

Лепестки дублета и GP

На графике показаны лепестки излучения в вертикальной плоскости инвертированного дублета V (сплошная линия) и GP (GPA — пунктирная линия).

Для дублета у нас есть доля, соответствующая направлению север-юг, где он обеспечивает максимальное усиление, и доля, соответствующая направлению восток-запад, где он немного менее эффективен.

Во всех трёх случаях лепестки соответствуют грунту низкого качества (камню) в сухую погоду. Сразу видно, что дублет сравним с GP в направлении север-юг для углов менее 10°, а выше он явно больше.

В других направлениях (в данном случае с востока на запад) GP выигрывает до 37°, дублет лучше только для очень близких контактов. Эту же антенну пробовали как 5/8 на 18 МГц.

Тесты на 10 МГц

Добавив четыре радиала лямбда/4 на частоте 10 МГц, антенну можно было использовать и на диапазоне 30 метров, так как хлыст длиннее лямбда/4, то оказалось, что он случайно вернул к 10 МГц индуктивный импеданс, резистивная часть которого была близка к 50 Ом, тогда было достаточно добавить последовательно конденсатор, чтобы отменить дроссель и найти приемлемый КСВ.

Однако, в окончательной двухдиапазонной версии адаптация была осуществлена ​​с помощью блока настройки в основании, состоящего из простой настроенной схемы — антенна подключается к горячей точке, коаксиальный кабель — к центру дросселя, а радиалы — к холодной точке.

Автор воспользовался возможностью и установил схему настройки для диапазона 40 метров, которая позволяет выполнять все регулировки без необходимости регулировать длину хлыста — реле переключает два диапазона.

Этот вертикал сравнивали с двумя полуволновыми дублетами, расположенными на высоте 16 м, один из которых направлен с севера на юг, а другой — с востока на запад.

На некачественном сухом грунте, на коротких дистанциях всегда лучше дублет, превышающий или сравнимый с вертикалом, но DX за GP.

F5AD