Укороченный вертикал на 80 метров. Вертикальная рамка

Всё началось с необходимости постройки антенн на низкочастотные диапазоны 80 и 40 метров. Диапазон 160 метров отпал из за малых размеров участка. Первоначально была построена антенна Inverted V на 80 и 40 метров, диполя располагались под прямым углом друг к другу, на мачте выстой 13 метров. Результаты работы не порадовали. Удавались связи только местного значения, и даже Европа давалась с большим трудом. Хотя на антенну UT1MA Европа отвечала без проблем в диапазоне 80 метров. Вскоре данная антенна была демонтирована и было решено отказаться от 80 метрового диапазона.

Сразу за границей участка у меня растет лес и за забором растёт дуб высотой метров 30. В озникла мысль использовать дуб как одну из опор для антенны. С горизонтальными рамками я экспериментировать не стал, так как по всем расчетам они излучают в зенит и каких либо хороших результатов при малой высоте подвеса от них ждать не стоит.

Решено - сделано. Антенна на диапазон 40 метров выполнена из полевого телефонного провода. Две оттяжки короткой стороны закреплены на дубе, а две другие на доме. Максимальная высота над землей у дуба 10 метров, у дома 7 метров, минимальная соответственно 4,5 метра и 1.5 метра. Это не антенна расположена под наклоном. а просто участок имеет такой наклон. Антенна получилась практически не видимой. Во всяком случае ни один из соседей не задал вопрос, а что это там висит?.

Теперь собственно перейду к описанию антенны.

Антенна представляет собой вертикальный прямоугольник с размерами сторон 16,4м Х 5,5м, запитка в средину короткой стороны. Запитка произведена непосредственно кабелем 50 Ом в моём случае RG-8, у точки запитки на кабель одето 20 ферритовых колец 600НН подходящего диаметра, кольца были покрыты лаком и весь набор колец обмотан изолентой.

Антенна показала превосходные результаты. Выигрыш по сравнению с UT1MA составил от 1 до 2 баллов, в зависимости от направления (максимальное излучение направленно перпендикулярно плоскости рамки и в моем случае это север и юг). Сопротивление антенны близко к 50 Ом, поэтому антенна подключалась напрямую к трансиверу, без каких либо согласующих устройств. Расчетная диаграмма направленности в программе Ммаna приведена ниже. КСВ меньше 2 в полосе 150 кГц. Причем на приём рамка выигрывает у вертикала UT1MA на всех диапазонах, но на передачу работает только на 40 метров.

С моей точки зрения вертикальные рамки являются наилучшими антеннами при малых высотах подвеса. Единственное, для них нужно иметь 2 достаточно высокие мачты. Но если у кого то растут высокие деревья, то проблем не будет. Конечно хочется протестировать антенну VP2E, она как раз входит по диагонали участка. Но пока нахожусь в раздумье.

Дело в том, что рамка у меня провисела 5 лет, но в последний год, не смотря на более высокие антенны и деревья (в два раза превышающие высоту антенн) находящиеся на участке, произошло прямое попадание молнии в рамку. Молния выбрала самую длинную антенну (рамка была заземлена). Последствия были катастрофические. Хорошо хоть дом не сгорел. Но разлетелись все розетки в доме, выгорело всё, что было подключено в розетки, хотя рубильник на вводе в дом был выключен. Выгорела и сама шина заземления и рубильник ввода в дом и даже изолятор на столбе разлетелся. Сама антенна просто испарилась, на земле я только нашёл несколько кусочков изоляции от полевого кабеля. Шину заземления просто вырвало от штыря заземления. Это ещё раз говорит о том, что надо очень серьёзно подходить к вопросам защиты от молнии.

С развитием технологий, громоздкие НЧ вертикалы уже не кажутся столь сложно выполнимыми. В частности, обычный вертикал на 40м диапазон может быть выполнен из рыболовной удочки и вообще не содержать растяжек, а, поскольку, так упростилась его установка, таких вертикалов можно делать много в одной системе .

Та же участь постигла и более серьезные конструкции. Применение правильно подобранного набора дюралевых труб позволяет устанавливать полноразмерный вертикал на диапазон 80м, практически, в одиночку. Сразу захотелось использовать возможности столь эффективного оружия более широко.

Рассмотрим вариант, наиболее часто встречающийся - имеющийся штырь на 80м с родной системой искусственного заземления и вполне желаемый вариант: добавка к нему возможности работать на 160м с вертикальной поляризацией.

Способов согласования и выполнения такого укороченного вертикала на 160м несколько. Я рассмотрю лишь наиболее эффективные.

1. Согласование вертикала у его основания

Т.е., фактически, используем все имеющиеся материалы от существующего штыря и добавляем лишь элемент согласования.

Согласование штыря 80м диапазона для работы на 1.8МГц

Катушка выполнена сплошным проводом d=1.8мм на фарфоровом каркасе D=60мм - этого достаточно даже для 3кВт. Несложная схема комумтации позволит использовать антенну на 160 и 80м. При необходимости, место подключения отвода можно изменять и возможно получить несколько рабочих участков, как на 160м, так и на 80м (CW/SSB, например). На 80м необходимо заземленный конец катушки отрывать. Но будьте бдительны: в верхней части катушки очень большие напряжения. Даже при 1кВт распространенные реле TRA2 прогорят при работе на 160м. И да - не верьте тем, кто считает, что катушка индуктивностью 28 мкГн не оказывает влияния при работе на 80м и ее можно от земли не отрывать. Оказывает и еще какое.

Таким образом, мы имеем один полноразмерный 1/4 штырь для 80м и укороченный (1/8L) для 160м.

Такая система была применена на RK9CWA и за одну ночь перед CQWW160м было сработано 20 новых стран, которые доселе не отдавались на IV. При этом, система радиалов использовалась от 80м (не добавлялось ничего более) и состояла из нескольких десятков проводов П-274 длиной по 20м, разбросанных прямо по земле. Очевидно, что при улучшении качества искусственного заземления можно получить более высокие результаты.

Тем не менее, не смотря на полученные результаты, это не самый эффективный вариант использования укороченного штыря. Есть ряд способов повышения КПД всей системы и их мы рассмотрим ниже.

2. Добавление емкостных нагрузок (ЕН)

Добавление двух проводов сверху самого штыря позволит нам существенно улучшить КПД системы и даже почти избавиться от согласования в основании вертикала. Выглядеть система будет следующим образом:

Два провода по 19м и несложное согласование в точке запитки отрезками 1/4 кабелей и готова очень эффективная антенна для 160м!!

Как частный случай - применение одного провода чуть бОльшей длины (Inv-L). Однако, суммарная эффективность такого решения будет ниже, нежели с двумя (4, 6 и т.д в порядке улучшения) проводами, симметрично расположенными от излучателя.

Здесь нужно отметить, что вершина вертикала должна обладать необходимой прочностью! Если такой прочности нет, то с более худшими параметрами можно немного сдвигать ЕН вниз от вершины. И чем ниже мы двигаем такую ЕН, тем длиннее ее провода должны быть и тем хуже получается эффективность системы.

Есть два недостатка:

1. Вертикал придется "валить" на землю для присоединения ЕН

2. Антенна становится однодиапазонной

Если с первым вариантом все понятно и никуда не деться, то у второго варианта есть ряд решений. Установку СУ для 80м здесь не будем рассматривать, а вот об изготовлении двухдиапазонной эффективной НЧ антенны - поговорим.

3. Установка трэпа

Для того, чтоб наш вертикал заработал в двух диапазонах, можно установить реле в точке подключения ЕН и отключать контактами всю ЕН, осуществляя переключение между диапазонами 160 или 80м. Но это сложно технически. Гораздо проще и правильней - установить трэп! Подробно на тему трэпов рассказано . Наш вариант трэпа будет выглядеть следующим образом:

Мотается трэп на сантехнической трубе 110мм кабелем РК-50-4. Выдержит такой трэп более 1кВт. Если есть необходимость создать более легкую конструкцию, то можно применить кабель RG-58 и оправку диаметром 80-90мм.

Такое решение позволит обойтись без коммутирующих элементов наверху вертикала, но антенна, при этом, будет двухдиапазонной. Необходимые переключения CW/SSB можно осуществлять в точке ее питания.

Вообще, вот три популярных варианта исполнения вертикалов:

Варианты исполнения вертикальных антенн 160/80м

Использование вертикала на 80м для диапазона 40м

Отводом подбирается требуемый коэффициент трансформации сопротивления. Точку подключения можно выбрать такой, что КСВ будет бесконечно близким к 1. В таком варианте следует предпринять повышенные меры для минимизации антенного эффекта фидера (АЭФ). Про запитывание полуволнового вибратора с конца излагалось .

Описанные методики можно использовать и с более короткими штырями: например, вертикал 10м высотой от 7МГц можно неплохо поэксплуатировать на 80 и 20м.

Практический опыт построения эффективных антенн на диапазон 80 метров

Часть I. Антенна RZ6AU.

1. Краткая предыстория. Весной 2005 года коллективная радиостанция RK6AXS лишилась своего помещения – история по нынешним временам обычная. Поиски места для новой позиции продолжались несколько месяцев – место мы нашли. Причём, такое, которое позволяет не слишком сдерживать воображение в планировании строительства антенн. После того, как был установлен необходимый минимум, позволяющий вести относительно полноценную работу в эфире (TH7DX от HyGain на ВЧ, Inv V и дельта 40м на НЧ), встал вопрос о строительстве того, ради чего мы, собственно, и искали место: серьёзного контестового антенного хозяйства. Поскольку зима была на носу, начать решили с диапазонов 80 и 160 м.

2. Буридановы муки. Многие радиолюбители нас поймут: когда после городской тесноты получаешь десяток гектар под антенное поле, хочется реализовать всё, о чём в городе только мечталось. Всерьёз для диапазона 80 мы рассматривали 6 вариантов:

• система вертикальных фазированных штырей с переключаемой диаграммой направленности.
• 2 el rotary YAGI
• 3 el rotary YAGI
• 2 или 3 el wire YAGI (две антенные системы, переключаемые в основных направлениях – для UA6A это W(EU)-VK и JA-SA)
• 2 el Delta Loop по образу и подобию того, что пока ещё не упало на лунную антенну RN6BN.
• Антенна, разработанная столичным ренегатом (и нашим старым другом) Валерием Шиневским, RZ6AU. Оригинальное описание этой антенны можно посмотреть или KB и УКВ 9/2000.

Для диапазона 160 м список был вдвое короче:

• система штырей с переключаемой ДН.
• 2 el Delta Loop
• Антенна RZ6AU.

Сразу хотим внести ясность: за годы существования RK6AXS накоплен достаточный опыт строительства и согласования серьёзных антенных систем. Ресурсы, необходимые для подъёма любой из вышеперечисленных антенн, у RK6AXS также имеются. YAGI на восьмидесятку мы пока не поднимали, но сходные задачи решать приходилось.

Не будем описывать долгие ломания копий, аргументы и контраргументы. От идеи быстрого (до начала зимы) подъёма YAGI пришлось отказаться сразу же. Сложная и тяжёлая конструкция требует многих месяцев труда и серьёзных вложений в строительство. А хотелось начать работать уже зимой, в пик прохождения. Два элемента Дельта Луп в практической эксплуатации проявили себя исключительно хорошо, но, однако, не лучше системы из 4-х фазированных штырей (при аналогичных, если не бОльших затратах труда и денег). Антенна RZ6AU манила нас, как сыр лисицу. Простая, лёгкая, очень дешёвая и с выдающимися заявленными характеристиками. Подумать только: 5.5 дБ усиления! 30 дБ подавления заднего лепестка! НА 160 МЕТРОВ!!!

После долгих консультаций с самим RZ6AU было решено начинать именно с неё. Сразу на 160-метровый диапазон. Валера настойчиво нам её рекомендовал. Дополнительно он дал несколько советов:

• диэлектрическая мачта заметно улучшит характеристики антенны. Как минимум, хорошее подавление заднего лепестка будет осуществляться в более широкой полосе.
• в качестве согласующего устройства лучше всего применить резонансный автотрансформатор.
• особое внимание уделить качеству заземления.

3. Как это выглядит. Для тех, кому лень идти по приведённой выше ссылке, кратко обрисуем, что собой представляет антенна RZ6AU. Цитирую автора:

Антенна представляет собой систему из двух одинаковых вертикальных полуволновых петлевых вибраторов с активным шунтовым питанием. Для уменьшения высоты и упрощения конструкции верхние углы вибраторов на изоляторах сведены к вершине мачты высотой 25,00 м (в участке 3,75...3,8 МГц высота мачты 13 м, далее в скобках будут указываться размеры для DX-окна 80-метрового диапазона) и отстоят от нее на 0,20 (0,20) м.

Рис.1.

Наличие неизолированной металлической мачты указанной длины внутри рамок на параметры антенн не влияет.

Четыре верхних части вибраторов длиной по 25,88 (13,04) м расходятся от мачты под прямыми углами, опускаясь к земле до высоты 6,00 (3,00) м.

В этих местах полотно вибратора пропускается сквозь изолятор и, изгибаясь, уходит к точке питания, отстоящей на 10,00 (4,72) м от основания мачты.

Рис.2.

К изоляторам прикреплены четыре растяжки, служащие как бы продолжениями верхних частей вибраторов, вместе с которыми они крепят вершину мачты (подобно элементам двухдиапазонного Inverted Vee).

Длина части вибратора от изолятора до точки питания составляет 14,07 (6,08) м (рис.5 и 6).

Рамки выполнены из канатика или биметалла диаметром 3...4 мм.

Два отрезка 75-омного кабеля длиной по 10,00 (4,72) м подключаются к противоположным рамкам и сходятся к основанию мачты.

Один конец рамки подключается к системе заземления, второй к центральному проводнику.

Возле мачты оплетки кабелей также заземляются, а между центральными проводниками включается фазосдвигающий конденсатор. Изменение направления излучения производится подключением выхода согласующего устройства к соответствующему концу конденсатора (посредством управляемого из Shack"a реле). Кабель питания от трансивера подключается ко входу согласующего устройства. Схема СУ может быть любой. Конец цитаты.

Рис.3.

Рис. 4.

Заявленные характеристики антенны:

• подавление заднего лепестка: на частоте 1830 кГц -22 дБ, на 1845 кГц -31 дБ, на 1860 кГц -19 дБ;
• усиление антенны соответственно 5,3...5,5...5,7 дБ.

4. Стройка. Сами виноваты. Серьёзное строительство начали со 160 м.

Модель на 7 мгц, выполненную на телескопической удочке с десятком противовесов, ставили в спешке, сравнение с таким же телескопическим штырём на диапазон 40 метров носило несколько поверхностный характер. Антенна работала, принимала, вроде, не хуже штыря, демонстрировала наличие хорошей диаграммы направленности. Моделирование происходило в чистом поле, испортившаяся погода не позволила сравнить антенны скурпулёзно. Единственное QSO с VK, проведённое телефоном мощностью 100 Ватт, убедило нас в том, что антенна работает .

В R-Quad (спасибо UA6BGB) были закуплены стеклотекстолитовые трубы. Поскольку авторитет RZ6AU и его репутация разработчика реально работающих антенн очень высоки, трубы были закуплены в количестве, достаточном для изготовления 4-х диэлектрических мачт на 80 м и двух на 160 м. К заземлению подошли максимально ответственно: в точках заземления в грунт были забиты квадратом 4 арматуры длиной 2 м и обварены по периметру такими же двухметровыми отрезками арматуры. По диагонали с соблюдением надёжного электрического контакта были прикручены два отрезка биметалла Ф4 мм – к ним потом припаивались противовесы.

Собранная диэлектрическая мачта высотой 24 метра, оказалась слишком гибкой. Поднять её не удалось даже методом «падающей стрелы» с семью ярусами растяжек. Дело в том, что наибольший из доступных диаметров стеклотекстолитовых труб составляет всего 45 мм – он, соответственно, и был у нас стартовым. Финишный – 18 мм. Мачта падала раз за разом, едва преодолев угол 45 градусов. По нашим оценкам, стартовый диаметр стеклотекстолитовой трубы для обеспечения необходимой упругости при такой длине мачты должен составлять 80-90 мм – купить такие негде. Финишный – не менее 30. Затею с подъёмом антенны на диапазон 160 м пришлось отложить.

Зато восьмидесяточную мачту высотой 14 метров из тех же труб мы подняли одной рукой минуты за три. О конструкции мачты: концы труб вставлялись один в другой (диаметры подобрали соответствующие) на длину 30 см и фиксировались саморезами. Ещё полчаса потратили на выравнивание растяжек и придание полотнам антенны нужной геометрии. В качестве оттяжек применялась обычная капроновая верёвка. Тут всплыло первое несоответствие реальной конструкции авторскому описанию. Показанное красным цветом на рис. 5 расстояние никак не может быть равным ТРЕМ метрам. После подъёма антенны от обеих точек заземления рамок было проложено по 100 медных противовесов длиной (опять-таки, рекомендации автора) 10 метров. Точки заземления были подготовлены так же, как и для антенны на 160 м – арматура, электросварка, биметалл, пропайка.

рис. 5.

5. Настройка. Второе несоответствие – гораздо более серьёзное – всплыло на стадии согласования антенны. Точнее, ещё на стадии моделирования её на 7 Мгц. Если заземлить отрезки кабеля в точках, выделенных на рис. 6 красным цветом, как того требует авторское описание, никакой диаграммы направленности у антенны не будет. Почему – пусть разбираются теоретики, если кому-то из них вдруг станет любопытно. Данная статья написана исключительно на практическом материале.

рис. 6.

Это несоответствие стоило нам нескольких драгоценных часов на стадии моделирования – именно с ним мы проваландались настолько долго, что не успели потом как следует сравнить антенну с классическим штырём. Найти причину отсутствия диаграммы направленности нам помог сам автор – по телефону он порекомендовал отключить заземление отрезков кабеля в этих точках – и антенна сразу заработала.

Впрочем, «сразу» это преувеличение. Антенна весьма и весьма непроста в настройке и согласовании. За долгие часы, проведённые на морозе (большую часть – ещё и в темноте, с антенной возились после работы) мы выработали такую методу:

1. В качестве С1 берём обычный КПЕ от вещательных приёмников, либо другой, подходящей ёмкости. 2. Подключаем трансивер непосредственно к контактам реле К1. 3. Встроенный тюнер трансивера ОТКЛЮЧАЕМ. 4. Определяем резонансную частоту антенны. КСВ будет заметно >1 (у нас – чуть меньше 2). При необходимости – удлиняем или укорачиваем рамки. 5. Не обращая внимания на КСВ, отстраиваем антенну по максимуму подавления заднего лепестка. 6. Подключаем согласующее устройство. Настройки антенны изменятся. 7. Если настройки антенны изменились существенно – применяем другой способ согласования. 8. Подстраиваем антенну по КСВ. Настройки снова изменятся. 9. Подстраиваем антенну по максимуму подавления. КСВ увеличится. 10. Повторяем пункты 7 и 8 до получения максимального подавления при минимальном КСВ. 11. Измеряем емкость С1 и меняем его на постоянный с соответствующим номиналом ёмкости и КВАР. В случае использования емкостей в СУ – измеряем и их и также заменяем на постоянные.

Капризничала антенна не переставая. Уровень КСВ и подавления менялся в зависимости от количества людей, участвовавших в согласовании, от высоты стола с аппаратурой, от силы ветра, так или иначе менявшего геометрию рамок, от наличия в радиусе 30 метров каких-либо крупных металлических предметов и т.д. Из за этого, например, пришлось отказаться от идеи подсветить операционное поле фарами подогнанной машины: рамка, к которой автомобиль подъехал на 20 метров, сразу и сильно уплыла вниз по частоте. Но, как бы то ни было, антенну мы настроили.

6. Ходовые испытания. К моменту завершения настройки антенны RZ6AU на позиции RK6AXS имелась только одна антенна на диапазон 80 метров – Inv V с высотой подвеса 19 м.

Первый этап испытаний заключался в сравнении с этим самым «инвертедом».

Что и говорить, у «инвертеда» она выигрывает заметно. Это слышно сразу, причём на всех трассах. Первое что «бросается в уши» она гораздо меньше шумит. То есть, при аналогичном уровне полезного сигнала, уровень шумов у Inv V выше на три балла. На ближних трассах она не проигрывает «инвертеду» по уровню, на дальних – заметно у него выигрывает. Всё это, разумеется, в направлении лепестка ДН. В других направлениях, она, как и положено, проигрывала соответствующее количество баллов.

Тем, кто долго работал на «верёвки» а потом поставил себе штырь, должно быть знакомо это чувство: на верёвку ты не слышишь ничего, а переключаешься на штырь – бах! – и из под уровня шумов отчётливо слышен сигнал какого-нибудь VK9. Снова переключаешься на верёвку – нет на частоте даже признаков никакого VK9. А на штырь – вот он, принимай на здоровье.

Так вот. Ничего подобного в сравнении с Inv V антенна RZ6AU не продемонстрировала. Выигрыш – да, диаграмма – да, но то, что было слышно на неё – было слышно и на «инвертед». Хуже. Иной раз на два-три балла хуже. Но слышно. Позже, на очень длинных трассах мы смогли отметить немногочисленные случаи, когда на RZ6AU что-то принять было можно, а на «инвертед» нет, но того волшебного эффекта, которого мы ожидали, исходя из своего опыта эксплуатации вертикальных антенн – не было и в помине. Вот тут мнения в коллективе разделились. UA6CW (начальник) утверждал, что такого эффекта быть и не должно, есть выигрыш – и ладно, UA6CT (скептик) настаивал на необходимости дополнительных затрат и подъёма полноразмерного четвертьволнового штыря – «чисто для сравнения». RA6ATN сохранял нейтральную позицию.

Второй этап испытаний антенны случился в перерыве телеграфного Кубка РФ. UA6CW, будучи на RZ6AZZ (там – штырь высотой 24 метра и вертикальный биквадрат на стометровой высоте) повесил CQ USA, UA6CT, находясь на RK6AXS в 22 километрах южнее, включался в каждое QSO, имитируя «антенну номер два», с просьбой дать реальный рапорт «каждой антенне». Мощность при этом была одинаковой на обеих позициях. Ох, какой обнадёживающий получился результат…

По оценкам корреспондентов из NA антенна RZ6AU не проигрывала биквадрату и во многих случаях – до 60% выигрывала у штыря от 5 до 10 дБ. Европа принимала сигналы всех трёх антенн с примерно одинаковым уровнем. После этого этапа испытаний споры скептиков и начальников обострились – установка штыря (согласитесь, немаленькой и не такой уж простенькой антенны) «только ради сравнения» уже не казалась такой уж хорошей идеей. И это очень хорошо, что скепсис иногда побеждает.

Третий этап. Поднаторевши на подъёме гибких мачт, штырь высотой 22,5 метра (дюралевые трубы, конец – отрезок биметалла, изолятор – стеклотекстолит, три яруса капроновых растяжек) мы поставили менее чем за час. И потом ещё восемь часов прокладывали противовесы, общим количеством 100 штук, длиной по 20 метров, с точкой заземления, подготовленной аналогично вышеупомянутым.

А теперь представьте наши эмоции, когда штырь, изготовленный из чего попало, поднятый кое-как и вообще никак не согласованный (КСВ на 3520 получился около 1,5 – нас это устроило) буквально надрал результат наших долгих и тяжких трудов на всех трассах и во всех направлениях . Штырь, конечно, не имеет направленности в горизонтальной плоскости, штырь, конечно, гораздо сильнее шумит (на три-четыре балла), да и вообще, само название «штырь» звучит уже несколько банально…

Штырь выигрывает от 0 (на ближних трассах) до 10 (на дальних) дБ в ста процентах случаев. А в некоторых – и нередких – случаях этот выигрыш является дискретной величиной «слышу/не слышу». Максимально зафиксированный выигрыш штыря составил 20 дБ, в двух или трёх случаях на совсем уж близких корреспондентах антенна RZ6AU выиграла у него пару-тройку дБ. Вот и всё.

Стоит лишь отметить, что пики QSB штыря не совпадают с пиками QSB антенны RZ6AU. Выдержка из аппаратного журнала RK6AXS приведена ниже.

Позывной Принятый рапорт (антенна RZ6AU) Принятый рапорт (штырь)

K4JJW 579 579 N4GI 569 589 NB3O 579 599 K8AJS 589 599 OK2SFO 599+10 599+40

Автор антенны, которого мы ознакомили с результатами своих экспериментов, отреагировал лаконично. «Быть этого не может!» сказал наш старый друг Валерий Шиневский. И занялся исследованием возможных причин возникновения такой существенной разницы между характеристиками антенн. Предположение о том, что мы что-то сделали неправильно, отпало после детальной перепроверки последовательности наших действий и конструкции антенны. Предположение о влияния кабеля (от шека до антенны RZ6AU было почти вдвое дальше, чем до штыря) отпало после того, как мы подключили к антеннам кабели одинаковой длины. Предположение о взаимном влиянии антенн не нашло своего подтверждения в силу довольно значительного – 120 метров – удаления их друг от друга и взаимного расположения – штырь не попадает в ДН антенны RZ6AU. Осталось последнее предположение: «Противовесы у штыря двадцать метров, а у рамок – всего по десять. Удлиняйте противовесы!» Мы проложили дополнительно к имевшимся ещё 40 противовесов длиной 20 метров. Ничего не изменилось. Антенна RZ6AU работала точно так же (по уровням, по рапортам корреспондентов, по сравнению с Inv V и по нашим субъективным ощущениям) как и до установки штыря, штырь всё так же у неё выигрывал. Мы детально перебрали всю систему фазового сдвига и согласования. Мы пробовали менять длину рамок и их геометрию. Мы провели ещё одну ночь на снегу под антенной. Лучше она работать не стала. Результаты сравнений зафиксированы в аппаратном журнале, эксперимент признан завершённым.

7. Выводы.

Вывод радиотехнический. Антенна конструкции RZ6AU несомненно является работающей антенной системой, обладающей хорошей ДН и некоторым усилением относительно низко висящего диполя. Однако, КПД антенны оказался ниже, чем у четвертьволнового вертикального вибратора. Форма ДН, приведённой автором, полностью соответствует нашим эфирным впечатлениям, однако, заявленного усиления на практике достичь не удалось. Антенна чрезвычайно чувствительна к внешним влияниям. Наличие поблизости металла, как то: мачты приёмных ТВ-антенн, громоотводы, провода и т.п., могут существенно осложнить процесс её настройки и полностью нейтрализовать главное достоинство этой антенны – её диаграмму направленности.

Вывод спортивный. ДЕСЯТЬ дБ – это много. Для того чтобы достичь десятидецибельного преимущества в тесте, команды радиоспортсменов городят целые антенные поля, строят усилители, для питания которых требуются отдельные подстанции, забираются на горы и совершают прочие необъяснимые логически поступки. Если даже брать среднюю разницу со штырём на трассе UA6A – USA в 5 дБ – это всё равно много. Почти в четыре раза по мощности. В понимании RK6AXS такая антенна для работы в соревнованиях непригодна.

Вывод практический. Антенну RZ6AU можно смело рекомендовать радиолюбителям, проживающим в сельской местности и имеющим в качестве антенн «верёвки» она однозначно лучше низкого инвертед Ви. Наличие направленности и возможность переключения («отвернуться», например, от наших западных соседей при работе на 80 и 160 м иногда бывает жизненно необходимо) делают эту антенну весьма привлекательной и при этом относительно недорогой конструкцией. Кроме того, антенну в её варианте на 40 или 30 метров можно рекомендовать радиолюбителям, живущим в многоэтажках: места занимает немного, высоких мачт не требует, а шумит на порядок меньше штыря. UA6CT намерен дождаться исследований В. Шиневского по поводу возможности размещения на одной мачте антенн двух диапазонов и, в случае положительного результата, поставить аналогичную антенну на 40 и 30 м на крыше своего дома: в центре Краснодара уровень индустриальных помех велик настолько, что любой штырь превращается в генератор шума, подключённый ко входу трансивера.

Вывод перспективный. В 2006-м году RK6AXS для работы на НЧ-диапазонах будет использовать системы фазированных вертикальных четвертьволновых вибраторов. Эксперименты подтвердили высокое электрическое качество земли на позиции, кроме того, в их ходе был получен ценный опыт фазирования антенн. После подъёма YAGI на 40м будет проведён эксперимент по сравнению волнового канала и системы вертикальных вибраторов для диапазона 40 метров, на основании которого будет принято решение о целесообразности строительства YAGI на диапазон 80 метров.

Вывод маркетинговый. RZ6AU использовал для расчёта своей антенны популярную программу MMANA. Собственно, немалая часть аргументации Валерия сводилась к однозначному «MMANA не врёт!», а проигрыш штырю в конце концов был объяснён «несовершенством удалённого конструирования». Имея в своём коллективе специалистов по формированию масс, RK6AXS с сожалением констатирует возникновение среди радиолюбителей очередного религиозного феномена. Компьютерному моделировщику сейчас модно доверять больше, нежели практическим результатам. Видимо, не за горами времена, когда все проявления HAM-ства, включая строительство антенн, участие в соревнованиях, экспедиции, будут происходить лишь внутри компьютерных симуляторов. По твёрдому нашему убеждению, любая компьютерная программа есть не истина в последней инстанции, а всего лишь инструмент. И как инструмент, она не может быть совершенной. Известны случаи, когда, например, антенна YAGI, посчитанная в YAGI-оптимайзере работала расчётно, без настройки – и сразу! а аналогичная антенна, посчитанная в MMANA, на практике не обеспечивала расчётных характеристик. Известны случаи, когда реально работающая антенна, смоделированная в том же YAGI-оптимайзере, будучи перенесённой в MMANA, показывала совершенно иные характеристики, близко не корреллирующие с её измеренными на практике показателями. Известны и обратные случаи. За некоторые результаты разного подхода к программированию нам приходилось платить из собственного кармана. Наш уровень лояльности к YAGI-оптимайзеру бесконечно выше, но мы никому не навязываем своего взгляда на вещи и своей привычки к удобным нам инструментам. Проведённый эксперимент лишний раз подтвердил известное всем высказывание: «Практика – критерий истины».

8. Дополнение.

29.01.06, уже после написания этой статьи, мы подняли и согласовали в дополнение к нашему штырю ещё один – на расстоянии четверти волны. Выписку из аппаратного журнала приводить не буду, однако результат сравнения двух штырей с рамочной антенной был вполне предсказуем: минимум 6, в среднем 10 дБ выигрывала система двух фазированных штырей. Очень хорошая, кстати, система. Рекомендуем. J В скором будущем будут опубликованы результаты наших экспериментов со штырями.

Фотографии всех антенн можем выслать по запросу – пишите: [email protected] .

9. И последнее. Эксперимент обошёлся RK6AXS в цену неплохого трансивера – чуть больше тысячи долларов по курсу на декабрь 2005 г. (трубы, кабель, полотна, металл, инструменты, КПЕ, КВАРы и т.д.). Желающие могут его повторить J. Мы – отдаём своё предпочтение проверенным на практике конструкциям.

Вертикал на диапазоны 80 и 40 метров,
по мотивам широко известной антенны Butternut HF8V

Вообще то вертикалы я не люблю! Должен честно в этом признаться. Из всех прочих сравнительно простых антенн,считаю этот тип антенны самыми заморочными. Кто сказал, что они требуют мало места? Шутники. Даже дельта с тремя точками крепления создает меньше хлопот, чем установка GP где бы то ни было, на крыше дома или непосредственно на грунте.

Вообще то, это у меня не первый вариант сделанного мной GP. И раньше, много лет обратно приходилось ставить вертикалы на 20-15-10м, но на крышах домов, в городе. Правда это все были довольно небольшие вертикалы, которые действительно не занимали много места, включая сюда и сеть радиалов, без которых эти антенны и вовсе не работают нормально.

Моя главная не любовь к этому типу антенн заключается прежде всего в их шумности на приём. Любая горизонтальная правильно установленная антенна,имеет гораздо меньше эфирных шумов на входе приемника, чем GP! И это можно сказать практически аксиома. Людей устанавливающих GP в спальных районах городов, вообще не понимаю.Там и без того, уровень шумов по нынешним временам, просто адский. Бывало включаешь трасивер на 80-ку, а там уже на S-метре, уровень шума не меньше 7-8 баллов. Как вспомню, так вздрогну. Какие там DX вообще, о чем вы?

Мне в этом плане повезло. Уже более 6 лет, наконец то сматался с города и живу теперь в пригороде Риги. Эфир тут просто чистейший как слеза ребенка! На любую "веревку" идет уверенных прием таких станций, о которых в городе можно было бы только мечтать. А мечтают городские радиолюбители о том, чего не слышат в реальном эфире (Hi)

Первоначально в пределах собственных 10-ти соток, у меня стоял тут всем банально известный Inverted Vee на диапазон 80 и 40м. Так сказать, классическая антенна каждого второго радиолюбителя. Но два года обратно, я решил её убрать, ввиду того, что просто она себя уже исчерпала как антенна. Все что было возможно на ней сработать, уже давно было сработано еще в бытность моего проживания в городе. Стальная мачта 12 метров, два яруса оттяжек, четыре конца от диполей, привязанных по участку, просто стали раздражать. Концов много, толку пшик! Да и диапазона всего два, по сути. Делать еще два Inverted Vee, но на 20-15-10м на той же мачте? Вообще бред, даже и комментировать не хочу.

Эффективность классического диполя, с высокой подвеской, гораздо лучше банального Inverted Vee, особенно, если диполя эти будут НЧ и как минимум в 25-30 метрах от земли. Но таких мачт я не имею тут в наличии. Высокие две опоры, это тоже очень не просто. Материал для труб,растяжки..., а участок всего то 10 соток, да и соседи со всех сторон. Да и сам участок тоже не пустует. Имеющиеся застройки, дом, баня, сараи, поглотили почти половину имеющейся земельной площади. Осталось немного свободной землицы под огородик, на котором трудятся мои домашние домочадцы.Но это уже почти святая земля...

Пришлось пересмотреть концепцию в целом. Не отдельные монобэнды с отдельной запиткой каждый, а найти подходящий компромиссный вариант, но такой вариант, что бы был в работе лучше, чем классический Inverted Vee. Решил этот вопрос при помощи не всеми любимым типом антенн, в виде нессимитричного диполя. Установленная антенна, типа FD3, на легкой сравнительно невысокой мачте всего в 10 метров, закрыла мне все основные диапазоны с 40-ки по 10-ку! Об этом я подробно написал тут: OCF antenna FD4-FD3 . Подвешенная слопером, дает весьма неплохие результаты. "Проводов" минимум, один фидер и имеем 4 диапазона. На прием FD3 работает просто отлично. Не шумливая, простая и эффективная антенна, если правильно выполнить настройку и согласование!

Оставался решить главный для себя вопрос,что сделать,что бы задействовать 80-ку! Находясь загородом, нужно работать на НЧ в первую очередь, оставив ВЧ по остаточному принципу, где вполне пока достаточно будет и простой FD3.

В прошлом году, поздней осенью, были попытки установить на скорую руку, хоть что то, что бы как то была возможность вылезти зимой на диапазон 80м. Пробовал установить FD4 длиной 42м, но как не ухитрялся, так и не смог подвесить эту антенну выше 10 метров от земли. Один конец был на небольшой мачте крыши дома (примерно 12м высоты), второй за рядом стоящее дерево, средней высоты. Центр диполя все равно провисал и был где то около 8-9 метров от земли.Кабель тянул все к низу...
Поработав одну неделю, я поставил на этом крест и убрал. Эффективной работы на передачу при такой высоте подвеса, просто не было!

От антенн с горизонтальной поляризацией не имея высоких точек подвески, пришлось отказаться. Таким образом, выбор пал на единственно возможный вариант, это соорудить GP, что бы хоть как то поработать на интерес и добрать недостающие для меня новые страны и территории.

Муки выбора. Вариант - HF2V

Зимой изучал все что было по вертикалам выложено в сети. Нужно было найти наиболее приемлемый вариант для себя исходя из того, что имелось в наличии. А имелось немногое. В сарае нашел старые обрезки дюралевых труб, от былой когда то своей антенной деятельности на крыше многоэтажок, в совокупности порядка 10-ми метров. Трубы разной длины и разного, несуразного диаметра, которые совсем ни фига не телескопической соразмерности.

Перечитав известные радиолюбительские форумы, изучив все что написал Гончаренко DL2KQ,остановился на варианте GP от Butternut HF2V. Данный тип GP, делается фабрично на продажу и в оригинале несет на себе все радиолюбительские диапазоны.Называется HF8V, где цифра обозначает количество бэндов. Делать ВЧ диапазоны не входило в мои планы изначально, а потому, антенна на 80 и 40м, уже имеет сильно упрощенный вариант и легка для повторения.

GP построенные с применением трапов я не люблю! Я вообще не люблю трапы в антенных системах. Это всегда компромисс, который неизвестно чем может обернуться. То что то отвалится и потеряется контакт, то обледенение,то запотевание, то что то может прогореть и пробить по изоляции от мощности TX и т.д. Там вечно будь готов в чудесам. Неработающий трап в теле вертикала, приведет весь вертикал в нерабочее состояние, который можно будет исправить только опустив антенну на землю. А если это произойдет зимой, при -20! А оно нам надо?

Хорошие вертикалы в 16.5м и 13.5м у Гончаренко. Но труб лишних у меня нет. Да и заморачиватся с отдельным СУ, да еще и с возможной коммутацией, тоже не хотелось... Решил с подачи Саши YL2GP, заняться изготовлением HF2V, который он весьма успешно использует уже 3 года подряд. Конструктив понятный и вся система согласований, так же выполнена по классической схеме и без чудес! Единственный небольшой недостаток, это применение в контуре 80-ми метрового диапазона довольно высоковольтных емкостей на 4-6квар.

И хотя антенна довольно сильно укорочена для 80-ки и предсталяет собой 1/8 длины волны, решил все же изготовить и проверить её в работе на этом диапазоне. В конце концов, можно будет усовершенствовать всю конструкцию в целом, оснастив её еще и ёмкостной нагрузкой на верху и довести КПД системы в целом до штыря 1/4 волны. Что должно быть по любому эффективней, чем низко весящие над землей диполя.Это конечно в планах, а как там получится, я еще не знаю. Опыта нет.

Нужен был дубовый и надежный конструктив.В первую очередь чисто по механике.Что бы можно было легко установить на крыше или на грунт или разобрав антенну, легко её перевозить в автомобиле, не боясь деформировать её согласущие элементы. И желательно, без внешней коммутации. Вертикал HF2V, как раз на мой взгляд и имеет такой законченный конструктив, без какой либо внешней обвязки.

Схема реализации на два НЧ диапазона 80 и 40м

Конструкция, настройка и характеристики

В основе у меня была имеющаяся дюралевая труба длиной 2.5м размером 45/40мм диаметром, на которой я и решил выполнить всю систему согласования. В качестве разбивки на отрезки, применил в качестве изолятора дерево, обычный черенок для лопаты диаметром 40мм. Искать цилиндрический тектолит в Латвии, а после еще и бегать искать токаря со станком, что бы выточить нужный диаметр, на задворках Европы, дело хлопотное и муторное, а потому поступил просто и не заморачиваясь, предварительно несколько раз покрыл дерево паркетным лаком для гигроустойчивости. Паркетный лак очень устойчив к истираниям и сохнет почти сутки, но он в тоже время гораздо лучше защищает дерево,чем скажем обычный мебельный лак на ацетоновой основе или какая либо краска, потому что образует защитный, толстый слой, который со временем, буквально костенеет.

Катушки намотаны аллюминивым проводом,диаметром 5.0мм. Для этого пришлось снять изоляцию с силового кабеля, который уже много лет валялся у меня в сарае. В качестве оправки для намотки использовал стеклянную бутылку из под водки местного разлива у которой диаметр оказался 80мм, как раз что и требуется.

Все сочленения между разными размерами труб, выполнены благодаря имеющейся в наличии отрезку трубы (1.5м) с толщиной стенки 4.0мм. Специфическая дюралевая труба, даже не помню, от куда я её брал в свое время. За счет толстой стенки,появилась возможность сделать надежные переходники для стыковок труб. Где то в обхват трубы, где то приходилось делать вставки внутренние, что бы обжимать меньший диаметр следующего колена трубы и т.д. Фиксация всех колен труб при помощи обычных болтов М6 на резбе с гайками.

Что бы механически защитить систему согласования от дождя, снега и во время транспортировки антенны в кузове автомобиля, пришлось изготовить защитный разрезной кожух (в оригинале у антенны HF8V, нет защиты на контурах и она открытого типа), применив обычную пластиковую канализационную трубу диаметром 150мм, предвариательно распилив её вдоль, на две половинки. Одна половинка постоянно прикручена, вторая половина съемная, для удобства настройки и доступа к системе контуров. В качестве торцевых щечек крепления, на что прикручивается кожух, обычная вырезанныя лобзиком ламинированная плита ДСП толщиной 16мм,которая так же многократно покрыта паркетным лаком, а в последвии еще и прокрашена. Сами щеки имеют по центру отвертие равное диаметру трубы, одеты и прикрыты резиновыми шайбами с двух сторон. Резина толстая, толщиной 22м и плотно надета на трубу. У резиновых шайб, по сути функция сальника. Во первых держит щечки из ДСП с двух сторон, а во вторых, не позволяет воде стекать по дюралевой трубе к системе контуров и разбивочным изоляторам из дерева.На фото видно все в разрезе, что и как сделано визуально. Установка защитных кожухов на системе контуров GP, еще и дополнительно снимает возможную нагрузку на излом на разбивочных изоляторах из дерева в первом колене во время сильного ветра. Тем самым добавляет прочности всей антенне в целом. Общий вес первого колена в собранном полностью виде, у меня получился порядка 6 кг! Но учитывая, что это самое нижнее и основное колено длиной 2.5м, то при подъеме распределенный вес снизу, даже облегчает установку антенны в вертикальное положение. По сути, свой вертикал я поднимаю очень легко одной рукой, где второй рукой закрепляю болты в основание вилки.

Идем далее.Сам GP удленнен до размеров 9.80м различным диаметром имеющейся у меня в наличии трубы, где макушка штыря, это уже из трубки диаметром 20мм. Последние два колена фиксируются типичным образом, при помощи автомобильных червячных хомутиков. Весь вертикал покрашен в легкий "камуфляж", что скрывает его на фоне местности.

Учитывая, что антенна изначально задумывалась для установки на земле, без каких либо возвышений, мной была сварена из угольника 45х45мм, вилка крепления с фиксирующими поднятый GP двумя болтами M10, на котором, данный вертикал по сути может даже стоять и без растяжек. Так же с уголка 45х45 и длиной 700мм, сделан костыль заземления. Сеть радиалов подключается непосредсвенно к нему, с помощью болтов, а с него выходит большого сечения плетеная "коса", которая уже подключается к точне "GND" вертикала.

В качестве постоянных радиалов, использован аллюминевый провод от силового кабеля диаметром 3.0мм, длиной 8.5м (0.1лямбды) в кол-ве 8 лучей, которые закопаны в землю на глубину штыка лопаты. Грунт, типичная земля, какая обычно встречается на огородах средней полосы. Такого количества радиалов скорей всего будет недостаточно для наилучего КПД антенны, а потому мной предусмотрены дополнительные радиалы из медного провода 8.5м по 32шт, такой же длины, которые я разбросаю по земле просто сверху, когда закончится всякая сельхоз.деятельность у моих домочадцев. Закапывать порядка 30 радиалов у меня если честно, просто не хватило сил. (Hi)

Настройка антенны не вызвает никакой трудности. Первое же подключение к антенному анализатору MFJ-259b показал резонанс на частоте 4.2мгц с емкостью в контуре 150пф. Сначала настраивается контур L2C1 на рабочий участок 80-ми метрового диапазона. В моем случае, это была частота 3520кгц, для CW DX-окна. Подпаиваем параллельно постоянному конденсатору, переменный и находим необходимую емкость. Мне нужно было 200пф. Устанавливаем постоянный конденсатор. Далее, за счет сжимания и разжимания витков катушки L3 вгоняем антенну в нужный участок 40-ка метрового диапазона. В моем случае, удачно вышло на частоте 7120кгц, почти середина 40м диапазона. Опять перестраиваем анализаторна 3520 и уже катушкой L2 (сдвигая и раздвигая витки) точно подгоняем под начало CW участка диапазона 80м!

Полоса по диапазону 40м, вполне широкая, так как вертикал там работает как 1/4. На 80 метрах, полоса обычно получается шириной не более 50-60кгц. Немного расширить полосу 80-ки помогает установленная у основание GP, в точке запитки кабелем, катушка L1, из 18 витков провода, диаметром 3.0мм. Мне удалось растянуть полосу почти до 80кгц с приемлемым КСВ по краям.Полезным является еще и то, что катушка L1, гальванически обеспечивает заземление всего GP, а это немаловажно, для защиты от молний и статики. Антенна запитана тонким кабелем RG-58/U. Длинна фидера 26-30м. Собственно вот и вся настройка этой антенны.

После настройки, антенный анализатор MFJ-259b,
выдал такие характеристики данного образца HF2V

Примечание:
Центральная частота на 80м - 3520 кгц; полоса - 60 кгц (не хуж. КСВ 1.3)
Центральная частота на 40м - 7120 кгц; полоса - 180 кгц (не хуже КСВ 1.3)
На 40-ка метровом диапазоне,наблюдается небольшая реактивность. Убрать эту реактивность можно, включив параллельно катушке L3, небольшую ёмкость (что собственно и есть в оригинальном описании антенны HF8V), порядка 40пф. Я этого не стал делать по причине того, что все небольшие по емкости конденсаторы ушли в контур 80-м диапазона, для набора общей суммарной ёмкости в 200пф! Говоря по простому, у меня больше не оказалось лишнего конденсатора, расчитанного на высокое напряжение свыше 4КV, который требуется для установки в контур из расчета на подводимую мощность TX в 2 kw!

Фотографии GP HF2V
Конструкция вертикала и практическая реализация
(Кликнуть мышкой для увеличения)

Pic.1 Сборочный чертеж антенны HF8V от LZ1AF	Pic.2 Сборочный чертеж антенны HF8V от LZ1AF	Pic.3 Сборочный чертеж антенны HF8V от LZ1AF
Pic.4 Сборочный чертеж антенны HF8V от LZ1AF	Pic.5 Сборочный чертеж антенны HF8V от LZ1AF	Pic.6 Схема вертикала Butternut HF8V на 8 диапазонов
Pic.7 Земляная вилка для опоры антенны	Pic.8 Земляная вилка для опоры антенны вид сбоку	Pic.9 "Костыль" заземления
Pic.10 Практическая реализация согласущих катушек L2 и L3 в защитном кожухе	Pic.11 Практическая реализация согласущих катушек L2 и L3 в защитном кожухе	Pic.12 Крепление нижней части на опорной вилке

Вид установленной HF2V
(Кликнуть мышкой для увеличения)

Pic.1 Место подключения кабеля и катушка согласования L1 (ширина полосы на 80м)	Pic.2 Настроенные катушки L2 и L3 с конденсаторами	Pic.3 Внешний вид полностью настроенной антенны (Большое фото)
Pic.4 Точка крепления оттяжек на 4 стороны	Pic.5 Пробная сборка и установка. Антенная без оттяжек	Pic.6 Высоко, однако...