Многодиапазонная антенна UA1DZ

Антенна UA1DZ

Многодиапазонная конструкция


Многодиапазонная антенна UA1DZ 

Очень часто, хочется иметь антенну одну, хорошую и на все диапазоны. При этом антенна ещё должна быть простой и не занимать много места. Утопия? Конечно! Но если ограничить диапазоны от 7 МГц и выше, то вырисовываются варианты. Одним из таких вариантов выступает антенна — штырь конструкции UA1DZ. Судя по размерам — никаких компромиссов. Четверть волны на сороковку, аж пол волны на двадцатку, пять восьмых на фифтын. Бери и повторяй, ставь - нет проблем. Антенна UA1DZ имеет хорошую повторяемость если выполнить её правильно. На основе всех статей и опыта настройки удалось сделать полное описание конструкции. Делать или нет — решать только Вам, я лишь опишу свой взгляд.

Почему её не стоит делать:

  • потому что вы поставите 10 метровую палку, а качественно закроете только 3-4 диапазона;
  • придется потратить минимум один световой день на настройку придется возится с линиями согласования;
  • после настройки всё равно останется чувство компромисса;
  • нужны изолированные противовесы, заземлить не выйдет;
  • изолятор в основании нужен с малой ёмкостью и приличным пробойным напряжением. Для согласующего с приемлемым КПД нужен хороший кабель 75 Ом.

Почему её стоит делать:

  • потому что на 14 мегагерц это полуволновой вертикальный диполь;
  • потому что на 21 это почти пять восьмых;
  • потому что питается одним фидером;
  • потому что не требует переключений и согласовалок с добротными катушками и КПЕ;
  • потому что позволяет получить удовольствие в процессе настройки ( в перерывах между тем как хочется распилить всё на части).

Для успешного изготовления штыря UA1DZ понадобится:

  • антенный анализатор для измерения параметров кабеля согласования и настройки антенны;
  • коаксиальный кабель 75 ом хорошего качества (от 7 до 10 метров, в зависимости от коэффициента укорочения );
  • материал для изготовления высокоомной линии 450ом . Длинна линии — до метра;
  • провода для противовесов , из расчёта минимум четырёх- пяти штук длинной 9,4 метра;
  • изолятор или продуманный конструктив основания с маленькой ёмкостью. Это важно;
  • полотно самого штыря. общая длинна 9,3 метра;
  • оттяжки, фидер, герметик для гидроизоляции кабелей и прочая мелочёвка.

Принципиальных проблем с ней действительно нет, антенна рабочая, но есть грабли. Постараюсь их осветить своим набитым опытом.

Сперва, ещё раз о конструкции антенны 

 

Длинна высокоомной линии обычно 500-800 мм. Согласующие отрезки — ориентировочно 2,66 и 4,26 метра но могут значительно отличатся в зависимости от применяемого кабеля. Лучше самому промерять и пересчитать, тем более что это не сложно.

Антенна конструкции UA1DZ представляет из себя:

  • вертикальный штырь высотой около 9,3 метра;
  • резонансные противовесы длинной около 9,4 метра;
  • линию согласования состоящую из высокоомной линии и двух отрезков коаксиального кабеля;
  • в варианте есть ещё костыль излучатель на 28 мегагерц. О нём почему-то многие забывают, не забывая вспомнить никакую работу на десятке.

Первые грабли заключаются в том, что в сети представлено несколько различных вариантов антенны. Указываются различные длинны, частоты, марки кабелей и т.д. Человеку, который не проникся темой приходится выбирать варианты по принципу верю - не верю, руководствуясь интуицией. Неразберихи придаёт ещё и первоначальная ошибка в публикации. В итоге берутся размеры которые больше всего понравились по наитию, делается попытка всё это настроить без уверенности в результате и размерах. Итог немного предсказуем. Специально для этого описываю, из практики изготовления нескольких антенн, по факту:

  1. Антенна работает на диапазонах: 7, 14, 21 мГц;
  2. Антенна работает на 28 мГц (с дополнительным излучателем) и кое-как греет луну (без дополнительного излучателя);
  3. Антенна абсолютно не работает на 1,8; 3,5; 10 и 24 МГц, последний, правда, можно ввести как open sleeve параллельно костылю на десятку;
  4. Антенна позволяет неплохо работать с тюнером на 18 МГц.

Ещё одно заблуждение, которое гуляет из описания в описание — это то, что антенна рассчитана на сопротивление 75 Ом и на 50 это будет означать как минимум повышенный КСВ. Это не правда. Сопротивление фидера прекрасно настраивается и под выход 50 Ом. Как это сделать будет описано ниже.

 

Грабли вторые — ошибочное использование изолятора с большой ёмкостью. Тут логика очень простая. Самая изюминка данного штыря заключается в диапазоне 14 МГц. Сам излучатель тут имеет малые углы и отличнейший КПД - потери в земле (противовесах) практически отсутствуют. Загвоздка в том, что питается он с конца, где его сопротивление около 1,5 кило ома. Сопротивление ёмкости изолятора на этой частоте можно легко прикинуть, получится: 5 пФ = 1700 Ом, 10 пФ = 980 Ом, 20 пФ = 500 Ом. Делаем вывод — какой зря изолятор ставить нельзя — 10 пФ уже зашунтирует антенну на опору. Кроме того важно понимать, что при 100 ваттах на изоляторе будет напряжение под 400 вольт. Если есть желание пустить туда киловатт, стоит понимать — напряжение будет за кило вольт.

Грабли третьи, самые распространённые — длина, сопротивление согласующих линий и их качество. Сперва о качестве этих кабелей — оно должно быть максимально хорошим. Это не означает что добротный кабель нужен для "мощегонства". Это означает, что на плохом кабеле антенна не будет работать вообще. Смысл в том, что КСВ в этой линии — огромно, малейшие потери и КПД стремится к нулю. КПД от мощности не зависит. При малой мощности Вас просто не услышат, а при большой кабель запросто пробьётся или отгорит.

Если говорить о качестве коаксиального кабеля — то тут два момента.

Первый момент — состояние и густота оплётки, не стоит боятся кабелей с оплёткой и фольги если он не будет сильно болтаться на ветру. Состояние оплётки гораздо важнее её густоты. Минимальное подозрение на окисление — кабель в топку! В этом случае это уже не коаксиальный кабель — когда центральный провод окружён сплошным экраном. Это уже центральный провод и много дросселей по кругу, где каждый провод, каждый повив — уже сам по себе! Оплётка должна быть без малейшего подозрения но окисел .

Второй момент имеет не меньшее значение — это качество диэлектрика, заполнителя. От этого зависит диэлектрические потери и пробивное напряжение. Самый нормальный из доступных диэлектрик у кабелей со вспененным заполнителем. Косвенным признаком качества заполнителя является коэффициент укорочения. Упрощённо можно сказать и так : чем меньше коэффициент укорочения, тем меньшие потери будут в кабеле. Если посмотреть в различные таблицы, мы увидим что этот показатель намного лучше у кабелей 75 Ом. Именно с этим связано применение кабелей 75 Ом в линии согласования. Однако, если у Вас есть в наличии кабель 50 Ом с малыми потерями (не обязательно сильным укорочением) смело можете его ставить.

Из практики, достаточно найти оператора кабельного телевидения, который использует магистральный коаксиальный кабель. Толщина применяемого там кабеля — от 11 до 16 миллиметров. Оплётка — клеенная фольга + стальная оплётка. Центральная жила — обмеднённая, но отличнейшего качества. Потери в таком кабеле ничтожно малы на наших частотах, а коэффициент укорочения может достигать 0,88 (!) у толстого кабеля. Монтажная бригада без проблем может поделится с вами обрезками такого кабеля. При обращении с таким кабелем особо обратите внимание на допустимый радиус изгиба — его нельзя резко изгибать, там очень вспененный заполнитель и довольно мощная центральная жила. Для соединения с оплёткой кабеля нужно применять либо стандартные накрутки F-типа соответствующего диаметра (можно разжиться у тех же монтажников), либо бронзовые резьбовые переходы из сантехники, которые плотно накручиваются на плетение с фольгой. Ни в коем случае не стоит вплетать медные провода — в оплётку — будет гальванопара и контакт там пропадёт очень быстро. Отрезки проводов припаиваются к переходу (F-ки или резьбы) и только затем накручиваются на оплётку, если паять по месту — деформируется лёгкий заполнитель. Центральная жила паяется обычным образом. Как правило, такой кабель со встроенной несущей жилой.

Изготовление высокоомной линии проблем не вызывает никогда. Можно с успехом применять обычный гибкий провод в виниловой изоляции. Для сопротивления в 450 Ом соотношение диаметров проводников и расстояния между их осями должно быть 23, т.е. если у Вас провод 2 мм диаметром (не сечением!), то расстояние между ними будет 46 мм. Главное в линии, чтобы она не перекручивалась без напряга механически держателя "согласовалки".

 

На фото - пример того, как можно использовать латунные или бронзовые резьбы для надёжного соединения с оплёткой толстого кабеля в согласующее «под накрутку». Сверху будет электрическая изоляция и герметик.

Для изготовления согласующих отрезков:

  • Измерьте по факту коэффициент укорочения вашего кабеля антенным анализатором или другим способом.
  • Скачайте программу apak-el , с его помощью подберите длину кабелей на свой вариант кабеля.
  • На длинный отрезок сделайте запас около 10-15 см для настройки.

Теперь о том, что такое APAK и с чем его едят. Это программа для расчёта линий согласования. Взять её можно с сайта DL2KQ. Интерфейс очень простой. Вбиваем данные по трём позициям (для каждого диапазона) c активными и реактивными значениями. проставляем галочки которые отвечают за схему согласования. Для простоты можно скопировать то что показано на картинке. Приведённые значения на картинке — это сопротивление и реактивности голого штыря 9,3 метра с противовесами 9,4 на указанных частотах. Если есть желание поиграться со своим конструктивом GP, можно сделать это в MMANA и ввести активности реактивности частоты сюда. Всё прекрасно совпадает на практике.

 

Для выбора кабелей для разный линий нужно нажать на кнопку «линии». Будет вот такое окошко:

 

 

Если в списке нет вашего кабеля, можно подогнать любой подобный под все ваши параметры (коэффициент укорочения), а затем выбрать его. Именно так вы будете уверены, что размеры отрезков будут именно под ваш кабель. У меня совпадало с точностью до сантиметра!

 

После этого находим общую оптимальную длину и точку оптимального согласования для всех введённых диапазонов (вкладка «график» — доступна после обсчёта КСВ на основной вкладке «Таблица»).

 

 

На фото - вариант развлечения для радиолюбителя. По оси Х — длинна коаксиальных отрезков .

Очень удобно поиграться длинной линий. Вы сразу поймёте, как настраивать эту антенну. В частности у меня по расчётам получились совершенно не авторские размеры. Расчёт полностью подтвердился практикой. Румянцев давал размеры под свой кабель, со своими параметрами. Из-за разности в кабелях и появились все споры о том, что у кого-то работает у кого-то нет. Если вы потратите час на APAK, вы экономите минимум полдня на крыше.

Настройка антенны самой антенны на крыше ведётся так:

  • длинной высокоомной лесенки находится резонанс на 7 и 21 МГц . Этим мы как бы меняем длину самого вибратора;
  • длинной противовесов подбираем, что бы резонанс и на 7 и на 21 был в нужном месте. Влияние противовесов различно на этих диапазонах;
  • слепым, длинным отрезком подбираем минимум КСВ на 14 МГц. Само полотно мы уже настроили на 7, так что на второй гармонике оно работать будет как полуволновое, наша задача теперь настроить согласование — что бы из ужаса в полтора килоома с реактивностью сделать 50 Ом активного;
  • отрезок от лестнички до тройника по возможности нужно делать точно по расчёту. Это самый неудобный элемент для подстройки. Но если минимум никак не получается. Придётся подстраивать и его .

Длинный слепой отрезок лучше всего свернуть в бухту. Колец на неё одевать не стоит. Кольца или любой другой конструктив запорного дросселя лучше одевать на сам фидер у тройника. Ни в коем случае не стоит путать длинный разомкнутый отрезок с ёмкостью. Это заблуждение. Легко убедится в этом — если попробовать заменить его двумя отрезками по половине, ничего работать не будет! Поэтому если отрезали лишнего, добавлять нужно с конца, а не как не параллельно.

Если после такого описания вам ещё не расхотелось её делать — вперёд на крышу, лучше, если это будет мокрый снег и ветер. День настройки Вам обеспечен. Особенно благоприятно делать антенну в мороз, при этом монтажки не выпадают из рук :)). После этого она будет особенно радовать вас лёгкими QSO в пайлапах даже c LP по LP.

UТ8IА