Широкополосный 80/160-метровый диполь
Простая в изготовлении однопроводная антенна на 160 и 80 метров
В статье из QST о диполях с нецентральным питанием была упомянута идея о том, что антенну можно удлинить до 80 метров, но не советовалось делать это из-за наземных эффектов.
Тем не менее, автор подумал, что было бы полезно поиграть с аналогичными конструкциями антенн, используя программу EZNEC. Автор действительно хотел, чтобы широкополосный 80-метровый диполь с КСВ менее чем 2 заработал в диапазоне от 3,5 до 4 МГц. Также было бы неплохо, чтобы он работал на 160 метрах.
Не потребовалось много времени, чтобы обнаружить (с помощью EZNEC), что смещённый от центра питаемый диполь 74 м в длину, в 4,5 м от земли, на каменистой горной почве и изготовленный из провода 1,0 мм давал довольно низкий КСВ как на 160, так и на 80 метрах при подаче примерно на 14 м с одного конца с использованием балуна 4:1 (200 Ом).
Однако настройка не была широкой на 80 метров, как хотелось. Следующим шагом в попытке настроить антенну было помещение конденсатор в середину диполя длиной 74 м. Конденсатор произвёл новый резонанс ниже 80
метров, при этом оказывая незначительное влияние на резонанс, уже сосредоточенный на частоте 3,9 МГц.
Когда была уменьшена последовательная ёмкость, замечено, что нижняя резонансная точка может быть настроена вверх с точностью до 80 метров. Удалось вызвать резонанс диполя как на частоте 3,6, так и на частоте 3,9 МГц. КСВ был низким на всём 80-метровом диапазоне!
Однако, 160-метрового резонанса не было. Подключили последовательный резонансный LC-контур к первому конденсатору, и это создало новую резонансную точку на диапазоне 160 метров. С большим ликованием автор отправил электронное письмо своим друзьям, которые были оба были поражены и настроены скептически по поводу того, что антенна будет работать как на 160, так и на 80 метрах с широкой настройкой на 80 метрах. На рисунке 1 ниже показан смоделированный график КСВ как на 160, так и на 80 метрах оригинальной конструкции антенны, а также окончательный и фактический график КСВ антенны, измеренный на ICOM 756 Pro III внутри ham shack (чёрные точки).
Рис. 1. Теоретический КСВ антенны по сравнению с фактическим КСВ на оборудовании
Теоретические размеры антенны были описаны ранее. Первоначальная настроенная схема в центре диполя для этой теоретической конструкции состояла из ёмкости 50 пФ в центре 74-метрового диполя, а поперёк неё располагалась последовательная LC-схема ёмкостью 68 мкГн и 120 пФ. Однако не удалось намотать катушку с достаточной индуктивностью, чтобы получить 68 uH.
Попался в ящике 20-метровый трап для многодиапазонной антенны, которая выглядела так, словно у него могла быть достаточная индуктивность. Подключили его к MFJ-259b, и он показал 55 мкГц при частоте 2 МГц. Можно бы заставить это отозваться на 160 метров путём изменения последовательной ёмкости со 120 пФ до 150 пФ. Теперь можно было его и протестировать.
Первое, что сделано, это установлен 74-метровый диполь без LC-цепи в центре. Надо было убедиться, что оригинальная антенна и балун будут резонировать как на 80, так и на 160 метрах. Применяем балун 4:1, подвешиваем его в центре небольшого дерева, на высоте около 5,5 м.
Затем была переброшена 14-метровая нога к забору, а другую 60-метровую ногу протянута в дальний угол двора. Две ноги не были прямо противоположны друг другу. EZNEC предсказал, что малый угол не имеет никакого значения. Нога длиной 60 м была действительно длинной. Пришлось поднять конец антенны на 4 м только для того, чтобы прогиб в середине не делал антенну слишком низкой (изначально около 3 м )). Двор находится ниже, там, где прогиб был наибольшим, в противном случае антенна была бы ещё ниже к земле.
Антенна прекрасно резонировала на 80 метрах, как и было предсказано, и совсем не резонировала на 160 метрах. Подумалось, что, возможно у balunа недостаточно индуктивности на 160 метрах и что это может повлиять на резонанс на 160 метрах. Это распространенная проблема для антенн с нецентральным питанием. Решено ещё больше изолировать весь балун от земли, намотав 18 витков RG8x на два 2,4-дюймовых ферритовых тороида типа 43, сложенных вместе.
Это сделало своё дело. Теперь антенна имела хорошую точку резонирования как на 160, так и на 80 метрах,
как и предсказывал EZNEC. На рисунке 2 показана схема окончательной конструкции антенны. Фигура
на рис. 3 показана окончательная установка балуна и ферритового дросселя.
Рис. 2. Детали схемы широкополосной антенны длиной 80/160 метров
Рис. 3. Балун и ферритовый дроссель
После успешной проверки того, что антенна будет резонировать в обоих диапазонах, приступили к установке центральной катушки и конденсаторов. На рис. 4 показана сборка.
Конденсаторы имеют длину коаксиального кабеля RG8x. Программа EZNEC предсказала, что конденсаторы
должны быть 60 пФ и 150 пФ при использовании с катушкой ёмкостью 55 мкГн, показанной на рис. 4.
Рис. 4. Центр антенной катушки и конденсаторов (коаксиальный кабель RG8x)
Конденсатор ёмкостью 150 пФ (RG8x) находится слева и хорошо виден как подключенный последовательно
с катушкой ёмкостью 55 мкФ. Начните с такой длины коаксиального кабеля, которая составляет 14 м. Он будет
постепенно обрезаться, чтобы приблизить 160-метровую резонансную точку к тому месту, где вы хотите работать с
этим диапазоном. У автора окончательная длина составила 12,7 м.
Конденсатор ёмкостью 60 пФ - это коаксиальный разъём RG8x справа. Если вы используете 1000 Вт на нижнем конце 80 метров, вам, вероятно, потребуется использовать RG8 коаксиальный кабель. RG8x на картинке выше вышел из строя, и пришлось заменить его на 5,7 м из коаксиального кабеля RG8. Конденсатор ёмкостью 60 пФ подключается через катушку и конденсатор емкостью 150 пФ.
Начните с длины коаксиального кабеля в 0,66 м, а затем постепенно обрезайте его, чтобы нижний конец 80-метрового диапазона резонировал примерно на частоте 3,55 МГц. Конечная длина этого коаксиального кабеля составила 5,7 м для авторской антенны. При обрезке этих конденсаторов обрежьте сначала один, а затем другой, так как они слабо взаимодействуют друг с другом. Увеличьте обе нижние частоты в одном и том же процессе настройки. Прежде чем вы начнёте эту настройку конденсатора в процессе работы важно, чтобы антенна резонировала на верхнем конце 80-метрового диапазона, прежде чем устанавливать катушку и конденсаторы.
После того, как был сделан этот снимок, были замазаны открытые коаксиальные стыки силиконовым цементом, чтобы предотвратить попадание воды.
Самое приятное в этих коаксиальных конденсаторах то, что если вы напортачите, то сможете начать всё сначала с новой длины коаксиального кабеля. Когда автор подключает кВт к антенне на 80 метров, разомкнутый конец одного из конденсаторов заканчивается. Затем подготовлены коаксиальные концы, как показано ниже на рис. 5, и это предотвратило дальнейшее образование дуги при подаче на антенну большой мощности. Обратите внимание, что также пришлось заменить конденсатор RG8x 60 пФ на RG8, потому что Внутренний сбой RG8x произошёл при работе на 1000 Вт.
Рис. 5. Подготовка открытых концов конденсаторов для предотвращения образования дуги
Вставлены в центр пластиковую трубу, чтобы выдержать вес центральной части антенны. Коаксиальные конденсаторы намотаны на антенный провод, так что коаксиальный кабель будет поддерживаться. На рис. 6 показана окончательная установка. Пружины на концах антенн позволяют перемещаться дереву и показаны на рис. 7 и 8.
Рис. 6. Опора из пластиковой трубы и резонансные LC-контуры в центре антенны
Рис. 7. Антенная пружина, используемая для привязывания 14-метровой ноги к забору
Рис. 8. Антенная пружина, используемая для натяжения 60-метровой опоры
Эту статью можно найти на веб-сайте K5GP http://egpreston.com в http://egpreston.com/K5GP_broadband_80_meter_antenna.pdf
Файлы EZNEC можно загрузить по адресу: http://egpreston.com/EZNEC.ZIP . Файл 2 - это дизайн в этой статье, файл 4 - прямоугольная версия размером 48x89 дюймов, файл 5 - квадратная версия размером 65 дюймов,
а файл 6 - версия башни размером 60 дюймов с использованием проводника большего размера. Существует также версия длиной 40/30/20 метров. Файлы EZ должны были быть сохранены как zip-файлы, чтобы получить к ним доступ. Информация о заархивированных файлах находится здесь: http://netforbeginners.about.com/od/downloadingfiles/f/faq_zip2.htm .
