Антенну "Пирамида" , можно преобразовать в конструкцию, предложенную в . Главным достоинством антенны "Преобразованная пирамида" является ее многодиапазонность, те она позволяет проводить QSO в диапазонах 10, 15, 20, 40, 80 и 160 м. В некоторой степени недостатком "Преобразованной пирамиды" можно считать занимаемую ею большую площадь. Установку такой антенны может позволить себе не каждый радиолюбитель. Управление питанием антенны, с одной стороны, расширяет ее возможности но с другой - усложняет конструкцию. Упростить ее можно, стационарно скоммутировав вершины двух "дельт" (АС и BD в ) Для этого их соединяют последовательно, запитав антенну в разрыве ее самой верхней точки. Конструкция упростится, но будет утрачена возможность работы на диапазоне 160 м.
Вниманию радиолюбителей, имеющих территориально-пространственные ограничения в установке и размещении антенн, можно предложить вариант антенны "Компактизированная пирамида". Эта антенна по форме напоминает "классическую" пирамиду, но отличается от нее вдвое меньшими геометрическими размерами, что достигается за счет увеличения количества треугольников с двух до четырех (рис.1 и 2).
При общей длине периметра 84 м, стороны равнобедренных треугольников имеют размер всего лишь по 7 м. Питание антенны можно выполнить в разрыв шлейфа в одной из точек А, В, С, D или О. Практическая конструкция такой антенны была выполнена алюминиевым одножильным проводом диаметром 3,5 мм. Использовалась одна мачта высотой 12 м. Восемь проводников, исходящих от вершины пирамиды, одновременно со своей основной функцией - излучателей и приемников электромагнитной энергии - являются частью растяжек антенны. Это экономит материалы и исключает встречающиеся в практике установки антенн нежелательные нагромождения неэстетичных элементов конструкции.
Общий вид антенны "Компактизированная пирамида" приведен на рис 2. К верхней точке (точка О) мачты крепится пластина из диэлектрического материала размерами 205x170x20 мм. Все восемь нижних углов треугольников имеют индивидуальные растяжки (на рисунке не показаны) от точек А, В С, D. Реальные антенны отличаются от моделей из-за различных факторов, в том числе, местных условий. Поэтому при со- здании антенны и ее последующей установке нужно иметь в виду следующее:
При монтаже антенны и ряде других работ общая длина шлейфа должна быть неизменной и составлять до настройки 84 м,
Чем длиннее будут ребра треугольников и, соответственно, короче их основания, тем хуже будет работать антенна ,
Чем больше пространственное положение треугольников реальной антенны будет отличаться от модели, тем, опять-таки, хуже,
Нужно стремиться разместить антенну так, чтобы свести к минимуму влияние окружающих предметов,
Монтаж и установку мачты и антенны могут выполнить 1-2 человека
1. От точки разрыва шлейфа (входа антенны) отмерить расстояние 2,6 м, и в этом месте установить последовательно с проводником антенны катушку (диаметр каркаса - 60 мм, диаметр провода - 3,5 мм, число витков - 4, шаг намотки-10мм). К этому плечу шлейфа подсоединить центральный проводник коаксиального кабеля, оплетку - к другому плечу.
2. Изменением длины шлейфа настроить антенну в резонанс в диапазоне 40 м.
3. Проверить настройку антенны на остальных диапазонах.
4. Измерить входное сопротивление антенны. Если оно незначительно отличается от сопротивления фидера и имеет активный характер, то добиться отличного согласования можно небольшим изменением формы треугольников, их взаимного расположения и углов плоскостей треугольников относительно вертикальной опоры. При значительной разнице сопротивлений фидера и антенны придется применить какой-нибудь метод согласования.
Настройку антенны можно выполнить, в частности, с помощью самодельного прибора для настройки КВ-антенн. Принципиальная электрическая схема прибора приведена на рис.3.
Его диапазон рабочих частот - 2,5... 31 МГц. Прибор позволяет:
Определить резонансную частоту каждого элемента антенны и антенной системы в сборе.
Измерить активную составляющую входного сопротивления антенны (максимальное сопротивление - 500 Ом),
Измерить реактивные составляющие входного сопротивления антенны,
Определить КСВ антенны (отношение волнового сопротивления фидера к входному сопротивлению антенны),
Определить коэффициент укорочения коаксиальных кабелей и линий питания антенн.
Прибор образован соединением в одну общую систему полупроводникового трехкаскадного генератора с измерительным ВЧ-мостом. Задающий генератор собран по схеме емкостной трехточки на транзисторе VT 1. Каскад на транзисторе VT 2 является истоковым повторителем и служит для согласования с оконечным каскадом, собранным на VT 3. Диапазон частот генератора имеет пять поддиапазонов за счет сменных катушек, включаемых в цепь затвора транзистора VT 1.
ВЧ-напряжение (1...3 В) снимается с трансформатора Тр1 и через переходной конденсатор С14 поступает на ВЧ-мост. В его диагональ включен микроамперметр, индицирующий баланс моста. Чув ствитепьность микроамперметра задается переменным резистором R 13. Загрубление чувствительности достигается замыканием на корпус шунтирующего резистора R 14 (его сопротивление подбирается при настройке прибора). Переменный резистор R 11 плеча моста снабжен шкалой. КПЕ С18 тоже имеет шкапу. Две закорачивающие перемычки АВ и CD позволяют подключать его параллельно либо к резистору R 11, либо ко входу Х1.
Монтаж высокочастотной части цепи моста производится очень короткими отрезками оголенного луженого провода диаметром 1,5...2 мм. Следует уделить внимание подбору резисторов R 9 и R 10. Разброс их сопротивлений должен быть минимален, от этого в значительной степени зависит точность измерений.
С1 - КПЕ с воздушным диэлектриком (Смах=50 пФ), снабжен верньером; С18 - КПЕ с воздушным диэлектриком (Смах=160 пФ); С15 и С16 - подстроечные конденсаторы с воздушным диэлектриком. Трансформатор Тр1 наматывается тремя проводами (по 9 витков в каждой секции) на кольце ВЧ50 диаметром 14 мм.
Достаточный объем для размещения всех элементов схемы составляет 290x216x78 мм.
Настройка прибора проводится в следующей последовательности:
Проверить монтаж генератора.
Подбором емкостей конденсаторов СЗ и С4 обеспечить связь контура L 1-C 1 с транзистором VT 1.
Проверить и при необходимости подкорректировать или установить режимы транзисторов.
Проконтролировать ВЧ-напряжения уровнем 1...3 В на выходе генератора.
Проверить сменные катушки L 1 и при необходимости уточнить и изменить их намоточные данные.
Проверить монтаж ВЧ-моста.
Ко входу Х1 прибора подключить посто янный резистор сопротивлением 100 Ом и мощностью 2 Вт (точки А, В, С и D схемы разомкнуты). Генератором задать произвольную частоту. Резистором R 11 сбалансировать мост при максимальной чувствительности индикатора (показания индикатора могут отличаться от нуля). Конденсатором С15 установить стрелку индикатора на нулевую отметку. Перемычками соединить точки схемы АВ и CD , конденсатор С18 установить в положение минимальной емкости. Конденсатором С16 опять сбалансировать мост, не изменяя сопротивление резистора R 11.
На шкале конденсатора С18 отметить нулевую точку и от нее сделать градуировку через каждые 10 пФ.
Прибор подключают к антенне непосредственно коротким отрезком коаксиального кабеля или полуволновым (для данного диапазона) повторителем. Резистор R 11 нужно установить в положение, соответствующее волновому сопротивлению применяемого фидера. Емкость КПЕ С11 следует плавно изменять до того положения, при котором произойдет резкое уменьшение показаний индикатора. Резистором R 11 и КПЕ С18 следует сбалансировать мост. Если баланс достигается при нулевом положении конденсатора С18, то на этой частоте антенна имеет только активное входное сопротивление, которое отсчитывается по шкапе, закрепленной на резисторе R 11. Если же баланс возможен при изменении емкости КПЕ С18, то на данной частоте антенна имеет реактивную составляющую, и тем большую, чем больше емкость КПЕ С18. Реактивная составляющая имеет емкостный характер при закороченных точках схемы АВ и CD , индуктивный - при закороченных АС и BD .
Следует иметь в виду, что бум, растяжки и некоторые другие предметы могут вызывать появление дополнительных резонансных частот.
При испытании коаксиального кабеля или пинии один из концов закорачивают, а другой подключают ко входу моста Х1, установив в нулевое положение шкапы, закрепленные на R 11 и С18. Находят резонансную частоту, при которой мост балансируется, и полагают, что для этой частоты данная пиния или кабель имеют полувопновую электрическую длину. Частоту генератора пересчитывают в длину волны и находят таким образом искомую половину длины волны. Отношение геометрической длины пинии или кабеля к полученному значению полуволны является коэффициентом укорочения, удовлетворяющим условиям данной задачи. По полученному значению коэффициента укорочения вычисляют длину требуемой фазосдвигающей пинии с учетом того, что полуволновой отрезок пинии сдвигает фазу на 180°; четвертая часть попувопновой пинии - на 45° и т.д.
Для определения КСВ антенны измеряют отношение волнового сопротивления фидера к входному сопротивлению антенны. Измерения окажутся более точными и надежными, если они проведены на антенне, установленной в рабочее положение, и влияние посторонних предметов сведено к минимуму. Например, входное сопротивление антенны может плавно или скачками меняться, если некоторые растяжки ослабли и раскачиваются под действием ветра, имеются плохие контакты в телескопической мачте и т.д.
1. К Ротхаммель. Антенны. - С-.Петербург: Бояныч, 1998
2. В.Иващенко. Вседиапазонная антенна "Преобразованная пирамида". - Радиомир. KB и УКВ, 2004, N2.
3. Б.Дякив, А.Дякив. Измерение и согласование параметров антенн. - Харьков, 2001.
Р. Диме
«Funkamateur» №7/2004
КВ антенны
При изготовлении КВ-антенн необходимо придерживаться следующих основных рекомендаций: устанавливать антенны как можно выше и в свободном пространстве; использовать по возможности полноразмерные антенны, а если это не получается, то укорачивать не более чем до 75% всей длины; антенна должна иметь собственный резонанс в необходимом участке диапазона, измеренный в точках питания при рабочей высоте; соблюдать расстояние от металлических поверхностей и других антенн не меньше 1 м; использовать соответствующий коаксиальный кабель и не составлять его из кусков; обеспечить погодозащищенность всех разъемных соединений. В период минимума солнечной активности улучшаются условия прохождения на низкочастотных диапазонах, и радиолюбители обращают свое внимание на конструкции антенн для DX связей на 40, 80 и 160-метровых диапазонах. Проволочная пирамида на 80 метров по заключению автора является более эффективной, чем наклонный диполь 2x20 м с высотой подъема 17 м, но уступает полноразмерному вертикальному четвертьволновому излучателю с системой противовесов. Общий периметр пирамиды равен длине волны. На рис.1 показана схема антенны с распределением токов, а на рис.2 - эскиз ее конструкции.
Из этих рисунков видно, что в излучении принимают участие четыре наклонных провода, образующих грани «пирамиды». Два нижних горизонтальных участка полотна в излучении участия не принимают, т.к. токи в них взаимно компенсируются. На рис.2 указаны минимально возможные размеры мачты (12,5 м) и расстояния горизонтальных отрезков полот на до земли (3 м).
Автор использовал мачту высотой 17 м, при этом горизонтальные участки находились в 4...5 метрах от земли. Антенна питается 50-омным коаксиальным кабелем, подключенным непосредственно к точкам b и d, a точки а и с соединены вместе (рис.3}.
На резонансной частоте КСВ=1, а рабочая полоса частот по уровню КСВ=2 около ±50 кГц от fрез. Т.е. антенну можно настроить, например, на 3750 кГц для работы SSB от 3700 до 3800 кГц, а подключив в точках А и В (рис.2) два отрезка провода по 1,4 м, перестроить ее на 3550 кГц для работы CW от 3500 до 3600 кГц. При этом автор предостерегает от применения катушек индуктивности для удлинения антенны, т.к. в этих точках через них не протекает ток антенны. Поскольку антенна представляет собой петлевой вибратор, то она меньше подвержена влиянию атмосферных и промышленных помех и поэтому достаточно эффективна не только при передаче, но и при приеме.
UT5FN
Бабочка - полноразмерная вертикально расположенная антенна - рамка на 80 м. Питается антенна через симметрирующий трансформатор 1/1 (можно и без него), т.к сопротивление антенны в точке питания 50 Ом. (хотя есть и 110-Оммный вариант). Трансформатор предотвращает затекание ВЧ тока на оплетку кабеля, производя симметрирование (несимметричный кабель - симметричная антенна). Отключением одного "крыла" "бабочки"(любой самой обычной релюшкой) - антенна превращается в полноразмерный треугольник на 40м, кстати также вертикально расположенный и запитанный через тот-же трансформатор. Мачта дюралевая и стоит на опорном изоляторе из фторопласта (это в моем варианте) и снизу запитана через трансформатор с объемным витком и работает как вертикал на ВЧ (20-15-10) и, кстати, не нуждается (вертикал) в противовесах. Более подробно о работе этих вертикалов читайте на www.ux2if.com . На мой взгляд очень удачное техническое решение, не занимает много места (не больше чем всем знакомый Inverted V) и отлично работает! Прошу заметить - не компромиссные антенны на НЧ, а две полноразмерные рамки - 80 м и 40 м. Я очень доволен работой этой антенной системы! Чуть менее года использую у себя эту конструкцию. Антенна "Бабочка" аналогична по своей работе одной из самых лучших ненаправленных антенн - вертикальной "дельте". За счет своей конфигурации при сравнительно невысокой мачте позволяет максимально поднять полотно антенны над землей, что является залогом более эффективной работы антенны - особенно на 80 м. Полоса пропускания антенны на участке SSB 80-метрового диапазона 3,600-3,800 мГц и КСВ на этом участке не превышает 1,4 (на краях диапазона)! Те же характеристики и на 40 м! Файл антенны, смоделированный в программе ММАNА для интересующихся могу отправить по эл. почте. В файле "бабочка" даны размеры антенны - они достаточно простые - треугольники равносторонние и сторона каждого из них - 14м. Общий периметр полотна антенны составляет 84 м. Настройка очень простая - удлинением или укорочением любой из сторон - настраивают КСВ в середине участка, на котором будете работать - 1,0. Применение трансформатора желательно (но можно и без него). Для балуна подходит любой феррит от 600 до 2000НН. Размер зависит от мощности. Думаю, что данная антенна заинтересует многих радиолюбителей и особенно тех, кто ограничен с местом для установки. Удачи всем в построении антенны! Если возникнут вопросы - не стесняйтесь - пишите - с удовольствием отвечу! Особая благодарность Петру UR7FF, идея и практические эксперименты которого положены в основу данной конструкции! С ув. ко всем Сергей UT5FN. 73!
Прикрепленные файлы
UT3FT
UT3FT
Мои сообщения
Интересная антенна. Я тоже раздумывал над подобной, вот тут выложил два журнала с той антенной, что я хотел смастерить под названием "Пропеллер". Не правда ли, есть некие сходства
Сергей, можно ли прикрепить файл проекта? Интересно посмотреть.
- YOGY и UY0FF это нравится
UT5FN
Юрий, здравствуйте! Во вкладке - файл антенны, смоделированный с MMAN-е. Пропеллер - судя по описанию автора, неплохая антенна, но внимательно изучив конструкцию - делаем подсчеты. Высота первой мачты- 23 м. (оттяжки как минимум 15-16 м.), длина двух сторон "пропеллера"(расстояние от мачты до мачты - 14+14=28м., высота второй мачты 8 м. (оттяжки минимум 5м). Путе нехитрого сложения получаем 15+28+5 =48м!!! В длину конструкция около 50 м. - не каждому под силу орвоить такую территорию, а еще добавить оттяжки в разные стороны для сторон "пропеллера".... Так что если есть место - можно и даже нужно пробовать! Автор пишет, что переключением реле в четырех вариантах можно "подстроить излучение антенны под любую поляризацию". Мы все прекрасно знаем, что волна, отражаясь многократно от ионосферы, меняет поляризацию, пока достигнет корреспондента. Так что этот довод под собой не имеет особого основания. И еще - компромиссные антенны конечно - же работают на более высокочастотных диапазонах и зачастую неплохо. Но неопрвержим тот факт, что диапазонные антенны на прием и на передачу работают все-же лучше. Так что нужно думать. Жму руку С уважением Сергей UT5FN.
Прикрепленные файлы
- YOGY и UY0FF это нравится
UT3FT
UT3FT
Мои сообщения
Спасибо Сергей. Да действительно интересные параметры. А в реальности как она? Были ли сравнения и с чем, каковы результаты. Возможно вы испытывали её и на других диапазонах подключая через СУ. какое её поведение? Если конечно проверяли.
- YOGY и UY0FF это нравится
UT5FN
По результатам практических экспериментов, проводимых мной именно с этой антенной за последний год, могу сделать сравнения с несколькими антеннами (в данном, конкретном случае, мы имеем в виду только диапазон 80 м) - треугольник- высота подвеса 23м., INV-V, высота подвеса 18 м., "базука" - высота подвеса 18 м. "пирамида" - высота подвеса 18 м. Кстати - "бабочка" очень легко трансформируется в пирамиду - буквально 10 минут - развернул крылья, закрепил растяжки - и готово! По приему относительно "базуки" и INV-V выигрывает однозначно уже только потому, что меньше шумит.. Более уверенно слышишь дальнего корреспондента - есть QSO, не слышишь - QSO не состоялось! Пирамида и треугольник по приему почти одинаково работают. На передачу " бабочка работает немного лучше, чем наклонный треугольник и пирамида.Практически все вышеперечисленные антенны имеют по диаграмме ярко выраженное зенитное излкчение и почти круговую диаграмму направленности, С высотой подвеса диаграмма, конечно, изменяется, но повесить антенну на 1/2 лямбды (а это 40 м для 80-ки) вряд ли кому удастся. Так что здесь приходится учитывать каждую мелочь. По поводу работы антенны через согласующее устройство на других диапазонах - не проверял, не знаю. Согласовать можно и гвоздь - и он тоже будет работать, но как? Две диапазонные полноразмерные антенны в этой конструкции реализованы как нельзя лучше 80 и 40. Конечно, для DX-инга на НЧ (160-80) лучше вертикала в тандеме с приемной антенной типа K9AY (Бевериджи не предлагать - в Одессе и окресностях с землей напряженка) ничего и предложить нельзя! На ВЧ стремиться нужно к направленным антеннам - Квадраты, Яги, Спайдеры и пр. Подведя черту под вышесказанным - если напряженка в средствах и не хватает площади для установки нескольких антенн, а хочется иметь все диапазоны, чтобы все хорошо работало и недорого - эта конструкция как раз то, что нужно! Начинающему - работы лет на пять - десять хватит (пока научится премудростям КВ спорта и отработает ближние и не совсем территории и подсоберет деньжат на что-то более серьезное), Ну и конечно-же "бородатым" и матерым ХАМ-ам, у которых те же проблемы, о которых было сказано выше - эта конструкция будет долгие годы приносить удовольствие от времени, проведенного у трансивера. Желаю всем удачи! Сергей UT5FN.
