Вместо линейных четвертьволновых отрезков линии можно использовать контур LC . При таком схемном решении на частотах, отличных от резонансных, контур вносит реактивное (индуктивное или емкостное) сопротивление.
Секрет популярности данной антенны состоит в том, что ее длина не превышает 33 м и что она хорошо работает в пяти диапазонах. Принцип действия рассматриваемой антенны достаточно просто уяснить при анализе рис. 5.24. Целесообразно привести следующую информацию:
- Основным элементом антенны является диполь, резонансная частота которого равна 7,05 МГц.
- Подключенные на концах диполя контура, настроенные на резонансную частоту 7,05 МГц, не вносят изменений в параметры антенны в этом диапазоне.
- Подключая за резонансными контурами отрезки длиной 0,7 м, получаем полуволновый диполь с несколькими резонансными частотами.
- Второй резонанс антенны получаем в диапазоне 80 м. Диполь имеет физическую длину меньше, чем λ/2 (33,14 м), но благодаря подключению катушек индуктивности электрическая длина увеличивается и резонанс в диполе достигается при частоте 3,6 МГц ( λ/2 = 41,7 м ).
- Третий резонанс диполя получаем в системе «внутренний отрезок — укорачивающий конденсатор — внешние отрезки — их емкость на землю». Резонанс получается в пределах от 4,2 до 4,7 МГц. Точное значение резонансной частоты определяется концевой емкостью диполя, емкостью диполя на землю (значение этой емкости зависит от окружающего антенну пространства, высоты подвеса антенны над землей и диаметра проводов).
- Четвертый резонанс появляется около частоты 14,2 МГц. Длина диполя превышает 3λ/2 . Распределение тока в таком диполе показано на рис. 5.24д пунктирной линией. Включение емкости приводит к укорочению диполя. Теперь узлы тока должны приходиться на концы диполя. Однако из-за торцевых емкостей на концах диполя ток имеет некоторую, отличную от нуля, величину. Это обстоятельство и приводит к смещению резонансной частоты от точного значения 14 МГц.
- Существует и пятый резонанс. Он соответствует частоте около 21,1 МГц. Как и ранее, включение емкости С приводит к укорочению линии, а концевые емкости — к удлинению. Поэтому на частоте 21,1 МГц по длине диполя укладываются примерно пять полуволн. Точная резонансная частота диполя зависит от торцевых емкостей и может изменяться в пределах от 21,0 до 23,5 МГц. В этом диапазоне точкам подключения питания соответствует пучность тока, и поэтому входное сопротивление мало (около 120 Ом).
- Шестой резонанс соответствует частоте около 28,2 МГц. На этой частоте по длине диполя укладываются семь полуволн. В этом диапазоне влияние торцевой емкости сказывается наибольшим образом, внося во входное сопротивление антенны большую реактивную составляющую. При резонансе входное сопротивление антенны равно 130 Ом.
Эквивалентную схему антенны для диапазонов 10, 15 и 20 м можно представить себе так, как показано на рис. 5.25. На этом рисунке буквой С обозначена емкость, которой обладает резонансный контур LC (необходимый для работы в диапазоне 3,5 МГц), на более высоких частотах. Концевая емкость антенны обозначена CK .
Контур, показанный на рис. 5.25, имеет резонансную частоту, находящуюся в пределах от 4,2 до 4,7 МГц. Высшие гармоники резонансной частоты определяются следующим образом: основная гармоника — 4,2; 4,3; 4,7 МГц; третья гармоника — 12,6; 12,9; 14,1 МГц; пятая гармоника — 21,0; 21,5; 23,5 МГц; седьмая гармоника — 29,4; 30; 33,0 МГц.
Из приведенных данных следует, что антенна не может быть одновременно резонансной точно во всех требуемых диапазонах.
В анализируемой антенне индуктивность катушки L = 60 мкГн , а емкость конденсатора С = 60 пФ . Обычно используют катушки без сердечников со следующими параметрами: а) диаметр 50 мм, длина 80 мм, число витков 19; б) диаметр 30 мм, длина 60 мм, число витков 25.
Как уже говорилось, емкость конденсатора С = 60 пФ .
Этот конденсатор должен сохранить работоспособность под напряжением около 3 кВ (на высших частотах), особенно в диапазоне 40 м, когда к обкладкам конденсатора прикладывается значительное напряжение.
Точная настройка антенны в резонанс на частоте 7 МГц, достигается путем настройки контура LC (обычно изменением числа витков катушки индуктивности). Система должна быть работоспособной в широком интервале рабочих температур, не подвергаясь при этом перестройке. Допустимое изменение резонансной частоты, вызванное температурным перепадом, не должно превышать ±20 кГц.
Обычно катушка контура после настройки помещается в изоляционную коробку — трубку. Конденсатор С обычно располагают в середине трубки. После вывода концов катушки ее торцы закрывают, чтобы уменьшить влияние влаги. С этой целью торцевые концы трубки заливают воском, смешанным с небольшим количеством канифоли.
Если требуемых для контура конденсаторов с емкостью нет в наличии, то в качестве емкости можно использовать отрезок коаксиального кабеля. Пользуясь мостом для измерения емкостей, подбирают точную длину отрезка коаксиального кабеля, соответствующую емкости С = 60 пФ . Для этого берут отрезок длиной 1,6. .. 1,8 м, измеряют его емкость и далее, укорачивая, находят точную длину отрезка. Желательно все же взять отрезок кабеля длиннее на 2—3 см.
Одну сторону коаксиального кабеля соединяют с катушкой индyктивности, а вторую оставляют свободной. После соединения кабеля с катушкой производят точное измерение необходимой длины кабеля, а излишек отрезают. Далее отрезок коаксиального кабеля укрепляют вдоль провода антенны.
Можно также самому изготовить конденсатор С в виде двух медных пластин, размеры которых и расстояние между которыми рассчитываются по известным формулам. Точную настройку такого конденсатора осуществляют опытным путем. Отметим, что конденсатор, изготовленный самостоятельно, несколько ограничивает мощность (до 1 кВт), которую подают на вход антенны.
Достаточно серьезной проблемой является питание и согласование антенны. Напомним, что при резонансе входное сопротивление вменяется (при переходе от диапазона к диапазону) в пределах от 0 до 130 Ом, причем значение этого сопротивления сильно зависит от высоты подвеса антенны.
Исследования некоторых вариантов антенны, проведенные авторами, дали следующие результаты, которые могут оказаться полезными для радиолюбителей при конструировании собственных антенн.
На рис. 5.27а—д представлены частотные зависимости коэффициента стоячей волны Kст U для антенны, показанной на рис. 5.26а:
- без симметрирующего устройства;
- с симметрирующим устройством (см. рис. 3.23), содержащим 2×3 витка диаметром 210 мм с индуктивностью L = ll мкГн . Пунктирная линия соответствует случаю, когда одно из плечей вибратора укорочено на 8 см, т. е. имеет длину 9,92 м (вместо 10,00 м);
- с симметрирующим устройством (см. рис. 3.23б), имеющим 2×3 витка с диаметром 130 мм с индуктивностью L = 5 мкГн ;
- с симметрирующим устройством (см. рис. 5.26б), имеющим размеры: диаметр катушки 45 мм, l = 100 мм , число витков N = 10 , индуктивность L = 3,9 мкГн , е = 2,5 мм , C1-2 = 180 пФ ;
- без симметрирующего устройства, но с конденсатором Са емкостью 47 пФ на зажимах антенны.
Сравнивая представленные на рис. 5.27 кривые, можно заметить, что без симметрирующего устройства антенна работает удовлетворительно в диапазонах 3,5 и 21 МГц (в диапазонах 14 и 28 МГц антенна не находится в резонансе). В антеннах, характеристики которых представлены на рис. 5.27д, дополнительный конденсатор емкостью 47 пФ чуть-чуть ухудшает условия работы в диапазоне 21 МГц ( Кст U возрастает до 2), но зато резко улучшает условия работы антенны в диапазоне 14 МГц ( Кст U уменьшается до 2). Из графиков также следует, что незначительному ухудшению параметры антенны подвергаются в диапазоне 7 МГц и значительно ухудшаются в диапазоне 28 МГц. Симметрирующие устройства вносят дополнительные шунтирующие емкости и индуктивности. В антеннах, параметры которых представлены на рис. 5.27б—г (в диапазоне 21 МГц), использовались симметрирующие устройства. Как известно, отсутствие симметрии создает различные условия для обоих плеч вибратора, в результате чего в антенне появляется ряд нежелательных резонансов, а ток асимметрии, протекая по поверхности экрана, создает большое электромагнитное поле в пространстве, окружающем передатчик. Антенна с симметрирующим устройством имеет ярко выраженный собственный резонанс, причем в этом случае частота резонанса далеко отстоит от диапазона 22,2 МГц. Антенну следовало бы электрически удлинить, хотя бы с помощью увеличения концевой емкости или высоты подвеса.
В диапазоне 14 МГц применение симметрирующего устройства обеспечивает одновременно широкополосность антенны и малое значение Кст U (в случае 2 — до значения Кст U = 1,05 , что свидетельствует об очень хорошем согласовании).
В диапазоне 7 МГц применение симметрирующего устройства, выполненного из коаксиального кабеля (см. рис. 5.27б, в), из-за емкости монтажа несколько увеличивает электрическую длину антенны, т. е. снижает резонансную частоту. Трансформирующее симметрирующее устройство (см. рис. 5.27г) несколько уменьшает электрическую длину антенны (сравни с рис. 5.27а), но в этом случае Кст U .
В диапазоне 3,5 МГц применение симметрирующего устройства (см. рис. 5.27б и г) практически не влияет на параметры антенны, а в случае, соответствующем рис. 5.27в, приводит к ухудшению согласования ( Кст U > 4,5 ). Это явление, по-видимому, может быть вызвано резонансом индуктивности и емкости симметрирующего устройства.
В диапазоне 28 МГц симметрирующие устройства (см. рис. 5.27б, г) несколько улучшают ситуацию ( Кст U ), но, несмотря на это, антенна все же оказывается несогласованной. На рис. 5.27б дополнительно показано влияние укорочения одного плеча (пунктирная линия) на 8 см. Результаты экспериментов свидетельствуют, что небольшое укорочение оказывает значительное влияние на Кст U .
Из приведенного материала вытекает, в частности, и такой вывод: после изготовления рассматриваемой антенны крайне важно измерить Кст U и провести дополнительную подстройку антенны во всех диапазонах. Подстройку можно осуществлять следующими способами: изменением параметров симметрирующего устройства, изменением высоты подвеса антенны, изменением длины отдельных элементов антенны.
Однако при выполнении всех этих операций целесообразно соблюдать простое правило — не изменять резонансную частоту контура (7,05 МГц).
Характеристики направленности антенны зависят от частоты. Обратим внимание на тот факт, что характер распределения токов по длине антенны не является типичным и ранее нами не анализировался. Диаграммы направленности данной антенны приведены на рис. 5.28.
| Форум » АНТЕННЫ » АНТЕННЫ КВ » Настройка трапов трансивером |
Настройка трапов трансивером
Ответ Игоря UA9OLO
Windk
Пожлста, подскажите, как настроить трапы, имея — трансивер
1. Трансивер должен быть раскрыт на передачу — т.е. работать в диапазоне частот всего КВ диапазона, для того чтобы определить резонанс трапов если он находится за пределами любительского диапазона.
2. Изготовить измеритель ВЧ напряжения см. схему приведенную ниже.
В качестве измерителя выпрямленного ВЧ напряжения можно использовать ЦШкУ на пределе 1 или 3 вольта
Или применить измерительную стрелочную головку 100мка-400мка
например от магнитофона которая примеяется для измерения уровня записи-воспроизведения.
Дополнительно зашунтируйте клеммы ЦШки конденсатором 0.1мкф
в качестве провода от ЦШки до ВЧ пробника примените витую пару из монтажного провода
. Выставте на трансивере минимальную мощность,
откалибруйте на максимальные показания ЦШку
используя переменный резистор в ВЧ пробнике.(трап должен быть отключен)
3.Число витков намотайте так как у автора плюс один виток,
чтобы можно было укорачивая его подстроить на нужную частоту.
4. Подключите левый вывод трапа (согласно описанию) к измерителю
правый никуда не подключайте,
трап разместите подальше
от предметов — даже стол из деревоплиты уводит резонанс трапа.
Переведите трансивер на передачу
непрерывной несущей FM или RTTY лучше AM
т.к. уровень несущей будет ниже в два раза,
также уберите усиление по MIC
и изменяя частоту на трансивере найдите минимальные показания —
это и есть резонанс трапа,
в случае не совпадения его с желаемым,
манипулируя числом витков и шагом намотки трапа
добейтесь резонанса трапа на нужной частоте.
Зафиксируйте трап.
Теория-это опыт миллионов людей,
выраженный в сжатой форме
Взял телескопическую удочку 7 метров. Сделал трапы коаксиалом RG58 (старого образца с качественной оплеткой). Трапы на 21 и 18 МГц лучше сделать кабелем толще РК50-4-11 , РК75-7-11 или подобными. В качестве каркаса использовал пластиковую сантехтрубу диам. 40мм, трапы защитил от влаги козырьками в в виде воронки использовал стаканчики от йогуртов, или верхняя часть 1,5 литровой пластиковой бутылки с отверстием по диаметру каркаса трапа т.е. 40мм посаженную на силиконовый герметик (после настройки, трапов и всей антенны в целом). Трапы насажены на удочку для того чтобы трапы не болтались на удочке, внутрь трапов поместил вспененный полиэтилен (используется как пенопласт в коробках от аппаратуры) в нем прорезал отверстия чуть меньше диаметра удочки в том месте где он будет установлен. Трапы предварительно настраивал на начало диапазонов 7.0 10.1 14.0 21.0 18.068 С помощью MFJ259 или как я с помощью ГСС Г4-158 подключенного через резистор 150 ом к левой части трапа (согласно описания DL2KQ) этаже левая часть у всех трапов идет к нижним проводникам антенны а правая к верхним, При настройке трап одним (левым) концом подключается к резистору 150 ом второй конец трапа в воздухе и трап подальше от предметов даже стол из деревоплиты уводит резонанс трапа. ВЧ вольтметром или ВЧ пробником ВЧ напряжение измеряется относительно корпуса ГСС (оплетка кабеля от ГСС) и точки подключения резистора 150 ом к трапу по падению напряжения, трап подстраивается изменением числа витков и изменением шага намотки (сдвигал раздвигал витки) после настройки витки трапа зафиксировал одним слоем термо-усадочной изоленты точки запайки не в коем случае не заматывать изолентой т.к. в случае попадания влаги под изоленту, вода будет сохнуть очень долго и трап будет шунтироваться водой резонансы трапов понизиться и уйдет настройка антенны я уже на этом обжегся. Торцы коаксиала из которого выполнен трап следует защитить от влаги я взял клей БФ12 или подобный жидкий клей на основе ацетона и пропитал края оплетки уходящие под защитную оболочку коаксиала. В качестве полотна антенны, использовал одножильный медный провод в ПВХ оболочке сечением 1,5-2 кв. Лучше брать провод в изоляции т.к. без изоляции провод сильно окисляется и КПД любой антенны падает.
Настраивать следующим образом:
берем MFJ259 или ему подобный, или КСВ метр с ГСС или
трансивер (у него ведь есть КСВ метр).
Только у трансивера убавляем мощность до 15-20% , подключаемся к первому излучателю диапазон 21 мгц, откусывая или обвивая излишки провода вокруг удочки подгоняем резонанс ну скажем на 21120кгц.
Фиксируем провод этого диапазона к удочке и больше его не настаиваем (полоса по уровню КСВ 1.5 будет 1-1.3мгц). Далее запоминаем где был минимум КСВ т.е. 21120кгц подключаем первый трап т.е.
21Мгц с куском провода от диапазона 18Мгц и смотрим где сейчас минимум КСВ если он ниже 21120кгц то раздвигая витки трапа совмещаем частоту трапа с частотой где раньше был минимум КСВ, все 21мгц настроен. Далее откусывая обвивая вокруг удочки кусок полотна диапазона 18мгц после трапа 21мгц, настраиваем на 18120кгц,фиксируем провод также более его не трогаем,
подключаем трап 18мгц с куском провода от 14мгц при необходимости подстраиваем трап 18 мгц до совмещения с частотой 18120кгц.
Ну и так далее остальные диапазоны.
После настройки убеждаемся что на всех диапазонах настройка не ушла при необходимости корректируем.
Теперь можно на трапы надеть козырьки от влаги и зафиксировать их силиконом ( перед настройкой не забыть козырьки предварительно надеть и оставить в близости у принадлежащего ему трапа для последующей фиксации).
Противовесы по четыре штуки на каждый диапазон равномерно расположил под шиферной крышей.
Настраивалась вот эта антенна :
вертикал DL2KQ 7,10,14,18,21 мГц
Вот схема соединения проводников в трапе
Теория-это опыт миллионов людей,
выраженный в сжатой форме
Трап замазал прозрачными жидкими гвоздями..а потом подумал..а как оно на морозе то будет..
Ну и зря не надо их ничем замазывать, как окончательную настройку то делать. После окончательной настройки, замотать двумя слоями изоленты, закрепить парой пластиковых стяжек и посадить сверху трапа на силикон козырек из пластиковой бутылки, пусть трап дышит воздухом. А то соберется конденсат под и все труба все ровно как под дождь попал. А так обсох на ветру и все в норме. У меня сейчас козырьков нет буду на следующий год их ставить, так вот после дождя через 2 часа все в норму приходит, только самое главное контакты трапа к которым припаяваются провода не заматывать под изоленту как я это сделал в первый раз, а то за неделю вода под изолентой не высыхала, высыхала когда плюс 25С было. А осенью все, пришлось часть изоленты сматывать.
Цитата Сообщение от Windk
как провода настраивать правильно, на установленой на месте гдет удочке с противовесами? в принципе на природу выехать не проблема, у озерца могу воткнуть, прям уголок в воду а удочку наклонить. Думаю и без противовесов обойтись можно, земля — вода везде сплошная.
Да настраивать нужно по месту. Как настраивать я уже описал выше. Если настраивать на природе где вода кругом, можно и без противовесов только тогда в землю надо уголок воткнуть и его использовать вместо противовесов.
Вот только смысла такой настройки никакого все равно потом на доме подстраивать придется.
Цитата Сообщение от Windk
да, и еще вопрос, почему настройка трапов на начало диапазонов? провода потом смещают резонанс выше?
Нет провод резонанс не повышает, у провода свой резонанс у трапа свой. А трап нужно делать на начало диапазона потому что потом при окончательной настройке проще раздвинуть витки трапа чтобы повысить его частоту для совмещения с частотой настройки провода, чем включать пояльник и удленять коаксиал трапа для понижения частоты.
Еще раз повторю сначала нужно настраивать отдельно провод на нужную частоту диапазона (для этого трап этого диапазона сначала не подключать) а потом подключив трап и провод следующего диапазона совместить частоту настройки трапа с частотой настройки провода и т.д.
Сергей
Удлиненный вариант антенны "W3DZZ"
Антенна, показанная на рисунке, представляет собой удлиненный вариант известной многодиапазонной антенны W3DZZ, приспособленной для работы на диапазонах 160, 80, 40 и 10 м. Для подвески ее полотна необходим "пролет" около 67 м. Кабель питания может иметь волновое сопротивление 50 или 75 Ом. Катушки намотаны на каркасах из капрона (водопроводные трубы) диаметром 25 мм проводом ПЭВ-2 1,0 виток к витку (всего 38). Конденсаторы С1 и С2 составлены из четырех последовательно соединенных конденсаторов КСО-Г емкостью 470 пФ (5%) на рабочее напряжение 500В.
Каждая цепочка конденсаторов размещена внутри катушки и залита герметиком. Для крепления конденсаторов можно также использовать пластину из стеклотекстолита с "пятачками" фольги, к которым припаивают выводы.
Контуры подключают к полотну антенны так, как показано на рисунке. При использовании вышеуказанных элементов отказов при работе антенны совместно с радиостанцией первой категории не было.
Антенна, подвешенная между двумя девятиэтажными зданиями и питаемая через кабель РК-75-4-11 длиной около 45 м, обеспечивала КСВ не более 1,5 на частотах 1840 и 3580 кГц и не более 2 в интервале 7…7,1 и 28,2…28,7 МГц. Резонансная частота фильтров-пробок L1C1 и L2C2, измеренная ГИРом до подключения к антенне, была равна 3580 кГц.
