Походная антенна из удочки на диапазон 20, 30, 40 метров | RUQRZ.COM
Решил поделиться конструкцией антенны, используемой мной в этом году в полевых условиях. В диапазоне 20м антенна работает как удлинённый GP. В диапазонах 30м и 40м как укороченный GP удлинённый катушкой в основании.
Катушка жестко закреплена на нижнем колене 7-и метрового стекло-пластикового удилища при помощи каркаса-распорки. Катушка намотана медной трубкой диаметром 3мм. Трубку эту применяют для ремонта холодильной техники (называют эту трубку капиляркой). Части каркаса (4 шт) вырезаны из текстолита толщиной 8мм. Отверстия для витков сверлятся сверлом 4мм с шагом 6мм и зенкуются. У каркаса имеются 3 ножки, в которых круглым напильником делаются продольные канавки, для лучшей фиксации на удочке.
Размер каркаса (а точнее расстояние от «ножек» до отверстий) определяются исходя из диаметра имеющегося удилища. Дело тут вот в чем: сама катушка мотается на каркасе в виде водопроводной трубы D=50мм. После намотки катушка немного «распружинивается и увеличивается в диаметре. У меня получилось после сборки расстояние между осями диаметрально противоположных отверстий 58мм.
Дальнейшая сборка проводится в следующем порядке: Катушку вкручивают в части каркаса. после того как катушка вкручена, все части каркаса располагают с одной стороны катушки и в таком виде надвигают на удилище. Теперь части каркаса распределяют равномерно по окружности катушки. Каркас держится на удилище с приличным трением. Для верности он дополнительно был приклеен клеем ВК-9 к удочке. Верхние и нижние отверстия в каркасе оставляем свободными от витков катушки, туда будут крепится полотно антенны и радиалы.
Полотно антенны: четыре провода МГТФ-0.35 длинной 5.9м закрепленных в верхних отверстиях каркаса и спаянных между собой. В этом месте так-же припаян провод с «крокодилом». Радиалы, по 3 шт (для диапазонов 20-30-40м) закрепляются в нижних отверстиях каркаса и распаиваются на нижний виток катушки. К нему-же припаяна пластинка и стеклотекстолита на которой установлен разъем питания и укорачивающий конденсатор диапазона 20м. К центральному контакту разъема припаян один вывод конденсатора и провод со вторым «крокодилом». Ко второму выводу конденсатора подключается крокодил от полотна антенны во время работы на 20м. Параллельно конденсатору КСО емкостью 82пФ на напряжение 250В подключен кусок кабеля РК50-2-11 длиной 30см (откусывается в процессе настройки). Во время работы на 30 и 40м «крокодилом» от полотна антенны находят виток катушки при котором наблюдается резонанс системы. «крокодилом» от разъема питания подбирают виток при котором наблюдается наименьший КСВ.
Зашел сегодня в магазин Реал. На вывеске о распродаже увидел «Набор шампуров 4 шт» за 9 руб 90 коп. Когда увидел этот «набор» вблизи, сразу появилась мысль использовать эти «шампуры» в качестве колышков для фиксации радиалов системы заземления под вертикалами. Эти шампуры имеют длину 370мм и диаметр 3мм. Изготовлены из стальной проволоки, покрыты хромом. Гнуться достаточно плохо. Сам не удержался и купил 20 таких наборов. При следующем выезде на природу проверим в работе 🙂
RN3AJK
Еще один вариант изготовления походной антенны:
Что еще почитать по теме:
Мобильная антенна на диапазоны 20 и 40 метров.
Антенна представляет собой укороченный индуктивностью вертикал на диапазоны 20 и 40 метров. Переключение диапазонов осуществляется вручную путём включения или отключения дополнительной катушки для диапазона 40 метров. Основа антенны — удочка длинной 4 метра, последнее тонкое колено не используется. Таким образом общая физическая длинна около 3-х метров.
Возможная необычность физических параметров антенны объясняется целью её создания — возможность установки и эксплуатации антенны на борту морской яхты. Не утверждаю, но думаю, что ни одна из мне известных приемлемых по цене промышленных антенн не выдержала бы работу в таких условиях: сильная качка и сильный, до 20 м/с, ветер (т.е. огромная нагрузка на основу и место крепления антенны), прямое и коссвенное воздействие морской воды.
Выбор типа антенны.
Во время выбора типа антенны было пересмотрено множество вариантов как промышленных, так и самодельных антенн. Выбор пал на вертикальную укороченную. Что касается многодиапазонности, рассматривался вариант с трапом, но пришлось от этого отказаться в основном по двум причинам. Первая это увеличение веса конструкции т.к. хотелось иметь максимально возможную мощность 100 Вт, а это значит трап (коаксиальный) должен быть изготовлен, как минимум, из RG-58 кабеля. Для спокойно стоящего вертикала это небольшая нагрузка, но не для условий описанных выше (если конечно не использовать первых три колена 7 метровой удочки :). Вторая причина это неполное использование возможной физической длинны на одном из двух диапазонов. Например если ставим трап на 14 МГц в середину 3 метровой антенны, то в диапазоне 7 МГц мы будем использовать все 3 метра физической длинны, а в диапазоне 14 МГц будет задействовано только 1.5 метра. Поэтому, взвесив все за и против, я решил отказаться от идеи автоматического переключения диапазонов. Хотя поверьте, на яхте в условиях похода, иногда очень сложно (или совсем некстати по отношению к действиям других членов экипажа по управлению судном) добраться до места установки антенны и осуществить само переключение.
Что касается катушек и места их размещения на полотне укороченной антенны, то об этом можно почитать, например, в [1]. Вкратце, чем выше распологается удлинняющая катушка, тем выше эффективность антенны, но и бОльшей индуктивностью она должна обладать. Однако, если учесть, что катушка при этом должна обладать и другими достаточно высокими параметрами (сопротивление потерь, добротность), то мы упираемся в трудности практической реализации такой конструкции. Проще говоря, наш тонкий мобильный штырь просто сломается, если водрузить на него большую, тяжёлую, но «хорошую» катушку. Поэтому при проектировании такой антенны ищется компромис между её эффективностью и возможностью её практической реализации. Для простоты принято, что если разместить катушку примерно в середине антенны, то это будет достаточно эффективно (в плане электрических параметров антенны) и достаточно просто и недорого при практическом изготовлении.
Конечно, не стоит забывать и о возможности реализовать укороченную антенну в виде сплошной спирали или катушки (Helical antenna). Но на этом варианте я не остановился по двум простым причинам. Первая — сложнее расчитать в MMANA. Вторая — если на удочку по всей длине намотать и закрепить, проще говоря, одну большую катушку, то это сооружение становится абсолютно неразборным. В моём случае я получил антенну, которую можно быстро разобрать и собрать. И в собранном состоянии её длина всего примерно на 10 см больше чем длина просто собранной удочки, что весьма удобно для транспортировки до места установки или развёртывания. Т.е. её можно закрепить на багажнике машины с возможностью быстро развернуть, поднять в вертикальное положение и поработать как /p (3-х метровый штырь для /m всётаки немного высоковат, хотя …)
Исходя из всего выше сказанного и была расчитана и построена антенна. Катушка на диапазон 20 метров размещается примерно на расстоянии 2/3 от основания. Для диапазона 40 метров добавляется вторая, расположенная на расстоянии примерно 1/3 от основания. Это решение представляется мне наиболее оптимальным (и компромисным) как с точки зрения электрической эффективности самой антенны, так и с точки зрения её механической прочности, а также позволяет создать быстро сборную — разборную конструкцию.
Конструкция антенны.
Основой антенны является удочка длиной 4 метра. Самое тонкое колено не используется. Схематично её конструкция изображена на рисунке ниже.
В основании нижнего колена закреплена коробка с разъёмом PL-259. К центральному выводу припаян провод антенны (wire3), к корпусу провод заземления (GND) который кратчайшим путём должен быть подключен к тому что предполагается использовать в качестве ВЧ заземления. В моём случае использовались леера яхты. В качестве проводов (wire1, wire2, wire3) применялся медный многожильный провод в изоляции на концы которого напаяны ножевые клеммы.
В верхней части нижнего колена располагается катушка L2, которая подключается только в диапазоне 40 метров. Катушка L1 расположена в верней части среднего колена и используется на обоих (20м и 40м) диапазонах. Катушки наматываюся проводом ПЭЛ диаметром 1 мм непосредственно на удилище. Для закрепления витков катушек использаются медные полоски длинной 6 см имеющие с одной стороны отверстие для крепления отвода катушки, а сдругой стороны вырезанный лепесток («папа») для ножевой клеммы напаянной на провод. Сами медные полоски закреплены тряпичной изолентой которая устойчива к нагреванию при пайке выводов катушек при монтаже и настройке.
Медная полоска для крепления верхнего вывода катушки L2 имеет особенность — два лепестка для подключения провода идущего от L1 (wire2) и для подключения провода wire3 в случае обхода (исключения) катушки L2 на диапазоне 20 метров.
Провод wire3 не доходя до катушки L3 навит на удочку что даёт возможность его хорошего крепления при подключении к нижнему либо к верхнему выводу катушки L3 (при переключении диапазонов).
Антенна, а затем и конструктивные параметры катушек, были расчитаны в программе ММАNА.
Диаграмма направленности конечно далека от идеала для DX-мена, но смотрите сколько всего находится в непосредственной близости с антенной (мачта, леера, бакштаги, ахтерштаг и т.д.). И всё это учавствует в формировании ДН.
Файл модели в ММАNA: Yacht_ShortWhip_L1_14MHz_Long3m.maa. В модели 74 провода поэтому расчёт требует некоторого времени. Размеры антенны в модели несколько отличаются от приведённых на схеме выше (на схеме указаны размеры снятые с уже готовой реальной антенны). Связано это с конструктивными особенностями моей практической реализации антенны, а также с влиянием удочки, реального диаметра провода.
Настройка антенны.
Антенну необходимо изготовить полностью. При намотке катушек добавить 3-4 «лишних» витка. Антенна устанавливается в рабочее состояние. Отключаем катушку L2 и производим настройку на 20 метровом диапазоне катушкой L1 (мне потребовалось отмотать 2 «лишних» витка). Также можно настроить длиной провода wire1, при этом не надо его сильно укорачивать (чтобы максимально использовать длину удочки. Лучше пусть провод wire1 доходит до верхней точки, а в резонанс настроим антенну убрав лишние витки L1. Затем переключаем антенну на диапазон 40 метров (включаем катушку L2) и изменяя индуктивность L2, настраиваем на этом диапазоне.
После настройки широкой эластичной изолентой закрываются катушки и медные полоски за исключением их лепестков для подключения проводов с помощью ножевых клемм.
Транспортировка.
В собранном виде провод wire3 может находится в любом положении (20м или 40м), провода wire2 и wire1 полностью снимаются. Удочка-антенна складывается обычным образом, однако среднее колено остаётся не сложенным на длину чуть больше длины катушки L1, что не мешает.
Заключение.
Антенна после изготовления сразу была установлена на своё штатное место где и были произведены первые измерения и окончательная настройка. Измерения проводились антенным анализатором АА-330. Графики КСВ по обоим диапазонам после окончательной настройки антенны представлены ниже.
Минимальный КСВ на диапазоне 7 МГц составил 1.9, а на диапазоне 14 МГц — 1.7. Конечно можно было бы попытаться улучшить эти показания. Например включением катушки с небольшой индуктивностью между точкой подключения фидера к антенне и землёй (как это описано, например, в [1]), но время поджимало и «тонкая доводка» была поручена автоматическому антенному тюнеру, встроенному в Kenwood TS-570. С этой задачей он справился легко.
Первые измерения и окончательная настройка.
Практические итоги.
Подводя итог сразу хочется оговориться, что данная конструкция антенны является компромисным и сильно укороченным решением, особенно в диапазоне 7 МГц. Поэтому цели получить чудо, а особенно обмануть мать природу, не было. Учитывая всё это, хочется отметить, что работа на эту антенну доставила много удовольствия. Антенна работала во время двух походов на яхте: на остров Рухну и по островам Эстонии. Практически всегда работал на общий вызов — время ограничено и тратить его на поиск или ожидание не хотелось. Самые дальние QSO — Япония, Корея, Африка (20 метров, S5…9). Центральная Россия и Европа давала рапорт иногда до S9+40дБ.
Конечно не стоит забывать и о других положительных факторах, например возможно хорошее прохождение. Или, что уж точно всегда, хорошая позиция — работа в эфире практически с воды. Хотя близко и непосредственно на воду антенна заземлена не была, в качестве заземления использовались леера, леерные стойки и всё что с ними электрически связано. Как то давно был у меня опыт заземления непосредственно в воду (примерно метр коаксиального кабеля с очищенной внешней изоляцией), но опыт показал, что необходимо хорошее крепление заземления к внешней подводной части борта лодки. Иначе, на скорости, этот провод просто вылетает из воды и прыгает по ней, что не очень хорошо отражается на моментальные параметры всего антенно-фидерного тракта.
Ссылки и материалы
- ARRL ANTENNA BOOK, Chapter 16. Mobile and Maritime Antennas
- Автомобильная КВ антенна. Виталий Зиновьев (RA9WOY).
- http://www.hamradio.cmw.ru/
- A Web Site For Mobile Amateur Radio Operators by K0BG
- Effective HF Mobile Antennas. Keith WB2VUO
- G3TSO Mobile Antenna Page
- The GM3VLB page. Equipment and Antennae.
- YL3BU/P — Saulkrasti, Latvia (16.09.2007)
- Для тех,кто собирается сам делать КВ антенну для машины. (RK3BU)
- Софт антенного анализатора Link908 также подходит и для АА-330 (AmQRP.org)
- RD3AY AA-330 страница
В этой небольшой статье я хочу рассказать об изготовлении и настройке КВ антенны с пространственно укороченными элементами, выпонеными в виде спиралей небольшого диаметра и длиной до нескольких метров. Многие, ошибочно, называют такие антенны спиральными. Это неверно потому, что под определение «спиральные антенны» подходят антенны у которых диаметр витка спирали и шаг между витками соизмеримы с длиной волны (такие антенны используются на очень высоких частотах). В книге К. Ротхаммеля «Антенны» (изд. «Энергия», 1979 г.) в Главе 6 «Антенны с пространственно укороченными элементами» описываются антенны изготовленные радиолюбителями — двухэлементный волновой канал радиолюбителя W8YIN и трехэлементная антенна радиолюбителя VK2AOU. Эти антенны обладают хорошими характеристиками и несложны в изготовлении. Однако в любом случае эти антенны предполагают установку их на крыше здания. Я же поставил перед собой задачу изготовить антенну которая могла бы быть установлена на балконе, в лоджии, на небольшом кронштейне возле окна. Описанные в книге К. Ротхаммеля антенны с пространственно укороченными элементами запитываются в центре вибратора с помощью катушки с индуктивной связью. В одной из модификаций своей антенны я применил почти аналогичную схему, рис.1. Правда мне пришлось расположить элементы вертикально потому, что на балконе не так уж много места. Это позволило минимизировать размеры антенны и получить возможность настраивать ее в довольно широком диапазоне частот. В данном случае я предполагал работать на ней в диапазонах 40, 30 и 20 м. В дальнейшем я отказался от этой схемы. Хотя она и давала небольшой выигрыш на диапазоне 40 м, но не очень хорошо работала на диапазонах 30 и 20 м. В конце концов, после дополнительных испытаний, я вернулся к первоначальной схеме антенны Согласующее устройство.Теперь о согласующем устройстве. В этой конструкции я применил согласующее устройство описанное в статье «Антенна на несколько диапазонов конструкции G5IJ» французского радиолюбителя Luc Pistorius F6BQU опубликованной на www.rf.atnn.ru/s10/antennes2-ru.html Описывать его конструкцию я не буду, она прекрасно расписана в статье. Единственное что я хочу заметить, это согласующее устройство предназначено для работы с вертикальными антеннами гораздо больших размеров и без противовесов. Для улучшения работы антенны моей конструкции я предусмотрел подключение противовеса, он подключается к общей точке соединения обмоток согласующего устройства, см. рис 3. Это дало возможность значительно уменьшить уровень как принимаемых, так и излучаемых помех. В качестве противовеса я использовал металлическое ограждение балкона.
Немного о конструкции самой антенны. Здесь все зависит от материалов, которые вы можете приобрести. В моем случае я использовал две поливинилхлоридные трубы (PVC) диаметром около 50 мм и длиной, зависящей от места установки (по высоте), но, желательно не менее 1,5 м. Обмоточный провод в эмалевой изоляции (ПЭВ, ПЭЛ и др.) около 42 м. На каждую трубу по длине 1,35 м было намотано по 21 м провода. Плечи антенны расположены вертикально, на расстоянии друг от друга 0,8-1,0 м. Коробка с согласующим устройством закреплена точно по центру между плечами, хотя место ее расположения не регламентируется. Также проводился эксперимент с разнесением плеч антенны на расстояние 3,5 м (насколько позволила длина балкона), но какой-либо разницы в при работе в эфире замечено не было. Настраивается антенна очень просто, достижением минимального КСВ на диапазоне 40 м. Для этого на одном плече (второе не подключено) просто отматывается часть провода. Для моего варианта исполнения и расположения антенны получилось 20,2 м. Затем столько же провода оставляется на втором плече. После подключения второго плеча к согласующему устройству КСВ антенны немного ползет вверх, но зато антенна получается широкополосной и при применении антенного тюнера она хорошо настраивается на три диапазона 40, 30 и 20 м. Антенна в окончательном варианте была установлена вне балкона на кронштейне (см. фото) возле окна, в непосредственной близости от трансивера. В любом случае я хочу заметить, что применение таких компромиссных антенн не может заменить полноценной, полноразмерной антенны. Но для меня, по крайней мере, явилось хорошим выходом из сложившейся ситуации. И еще, пусть никого не смущает немного завышенный КСВ (около 2), с такими значениями КСВ работают и на серьезных, профессиональных антеннах. Из своего опыта работы в эфире на этой антенне могу сказать, что работает она на «хорошо», несмотря на свои размеры. Я не могу сказать, что QSO с DX станциями удаются сразу, приходиться немного попотеть, но я должен сказать что это особенно приятно, когда работаешь с Японией (30 м), Австралией (40 м) или Штатами (20 и 30 м), и рапорт дают не ниже 559! Антенна на балконе Антенна на кронштейне возле окна. Конструктивно эта антенна выполнена таким образом:
Внешний вид согласующего устройства ( рисунок 3 ) приведен ниже. Эта антенна была собрана буквально за полдня и , естественно, первым желанием было сразу же попробовать ее без проведения измерений и настроек. Поэтому есть возможность для проведения экспериментов и ее усовершенствования. Согласующее устройство При работе на диапазонах КСВ был не хуже 1:1,1. За две недели работы в эфире было сделано около сотни CW QSO почти со всеми странами Европы, Прибалтики, многими областями Украины , Европейской части России , Казахстаном, Турцией . Оценка сигнала корреспондентами давалась в пределах 569 – 599. Эта антенна очень хорошо настраивается и на диапазон 80 м, но на этом диапазоне она может быть использована только для QSO с ближними корреспондентами. На дипазоне 18 МГц она тоже работает, но КСВ резко возрастает до 2. Используемая аппаратура:
05.09.2006 Комментарий Юрия UR4EF:При моделировании на MMANA получилось входное сопротивление около 2,5 Ома, диаграмма круговая и похожа на диаграмму вертикального GP.. ВЫВОДЫ: если разнести половинки антенн на 3-4 метра друг от друга, соответсвенно уменьшив число витков намотанных… т.е. длину намотки на увеличение расстояния между половинками антенн, то входное сопротивление повышается до 25 Ом !!!! а значит и значительно повышается КПД антенны.. 26.10.2006 Модернизация малогабаритной антенны для работы на 7, 10 и 14 Мгц
06.03.2007 Модернизация малогабаритной антенны для работы на 7, 10 и 14 МгцПосле ряда испытаний была проведена следующая доработка антенны:
После этой доработки уменьшился уровень принимаемых помех, значение КСВ для разных диапазонов осталось прежним. Поскольку антенна довольно-таки широкополосная необходимо обязательно использовать антенный тюнер. В очередной раз хочу сказать, что эта антенна никак не может заменить полноразмерную антенну с хорошей высотой подвеса, она может только в какой-то мере позволить коротковолновику работать в эфире, при невозможности установки нормальной полноразмерной антенны. Желаю всем успехов и поменьше QRM! |
Мобильная антенна на 14 MHz
Цель: при наличии в машине трансивера, питаемого от аккумуляторной батареи, и некоторого ограниченного свободного времени для работы в эфире, иметь антенну которую можно быстро установить в рабочее положение и также быстро перевести в походное положение (5 мин.). Работа в эфире во время движения не предполагается. Но и не предполагается забрасывание верёвок на деревья, разматывание фидера, установка «удочки», растяжка противовесов и т.д.
За основу была взята модель Игоря Гончаренко DL2KQ «Auto with GP.maa» в программе MMANA-GAL v.1.2.0.10 — это 2м штырь с индуктивностью в середине на диапазон 40м установленный на крыше автомобиля. Модель была пересчитана в диапазон 20м (сам автомобиль был оставлен в покое Hi) в итоге получилась вот такая антенна Auto_with_GP_20m_via_C.maa.
Для изготовления антенны было приобретено магнитное крепление для автомобильной антенны Sirio MAG-160 DV (диаметром 155 мм) в описании которого, к сожалению, я не нашёл значения ёмкости которая образуется между магнитным основанием и крышей машины (для учёта её при моделировании). Ёмкость я измерил цифровым L-C-R измерителем Е7-8 и она составила 260 пФ. Проблема крепления антенны к магниту решилась неожиданно просто — «ножка» от старого микрофона МД-59:
Она практически идеально подошла к креплению магнита. Конечно можно сомневаться в прочности данного решения, но (1) расчёт на работу не в движении и (2) микрофон старый советский, а не современный китайский (Hi).
В качестве несущей конструкции использована стеклопластиковая удочка, точнее два её колена общей длинной около 2 метров. Индуктивность L=14 мкГн намотана на белой пластиковой (сантехнической) трубке диаметром 40 мм и длинной 10 см одножильным медным проводом в изоляции (диаметр жилы 1.3 мм, диаметр внешний 2.6 мм), виток к витку, количество витков 26. Таким же проводом выполнен и излучатель.
Нижний провод (915 мм) отрезан и зафиксирован жёстко. Далее, примерно в середине штыря, кабельными стяжками зафиксирована катушка. Верхний провод был установлен с запасом по длине, но после настройки антенны его длина стала меньше расчётной (очевидно влияние «удочки» и изоляции провода). Т.е. настройка антенны осуществляется по минимуму КСВ путём подбора длинны верхнего провода и в данном случае путём постепенного его укорочения.
Антенна собрана, машины рядом нет, а померить хочется… Первое испытание состоялось на балконе с сомнительной попыткой имитировать реальные условия работы антенны и с применением антенного анализатора АА-330. На фото видна вся нехитрая конструкция антенны.
Конечно окончательная настройка антенны была произведена на машине. Магнитное основание было установлено в центре крыши Audi 100 C4. Немного перестарался с укорочением. В итоге была получена такая характеристика (c КСВ 1.85 на частоте 14.090 кГц):
Позже магнит был переставлен с центра ближе к лобовому стеклу чтобы опущенная антенна не мешала открыванию багажника. При этом КСВ составил 1.35 на частоте 14.100 кГц. В любом случае встроенному тюнеру в моём TS-570DG особенно напрягаться не пришлось.
Ну вот, собственно и всё. Цель достигнута, антенна построена. Конечно она не для DX и pileup, но для души (Hi). Подобного рода оценки весьма относительны, но на испытаниях в сосновом лесу с 50W на выходе без проблем состоялись QSO со станциями западной европы (579-599+), было приятно получить 589 от Юрия UA9WFB из Уфы.
Ссылки и материалы