Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Антенна Бевереджа - R3RT

Антенна бегущей волны, широко используемая в проф. радиосвязи


Большинство трансокеанских QSO на 160 метров радиолюбители проводят, используя антенну Бевереджа на приём. Антенна Бевереджа — классический и простейший тип антенны бегущей волны (АБВ). Название было дано в честь американского изобретателя Гарольда Бевереджа,

который в 1921 году получил на неё патент.

Анимация, показывающая принцип работы антенны Бевереджа

По некоторым причинам антенна Бевереджа имеет несколько имён, используемых в разных странах.

 

Антенна имеет большие возможности, как на приём, так и на передачу. Если мы откроем инструкцию к радиостанции Р126, то узнаем, что при использовании четвертьволнового штыря дальность связи между двумя однотипными радиостанциями составляет 2 км, при использовании АБВ – 4-5 км.

 

Для радиостанции Р105 дальность связи при использовании штыревой четвертьволновой антенны составляет 6 км, при использовании АБВ – до 25 км. Эти радиостанции работают в УКВ (6-4 м) диапазоне. Приведённые цифры, неоднократно проверенные военными, убедят даже самых закоренелых противников антенны Бевереджа в том, что в ней “действительно что-то есть”.

 

Только антенна Бевереджа при минимальных затратах на её изготовление может работать без перестройки во всех любительских диапазонах и абсолютно не нуждаясь в настройке при смене диапазонов работы. Эта её особенность привлекает не только радиолюбителей, но и любителей дальнего приёма вещательных станций.

Классическая АБВ представляет собой тонкий провод длиной, большей в несколько раз длины волны, на которой работает антенна, нагруженный на сопротивление, равное волновому (рис.1) сопротивлению линии, образованной проводниками: антенна-земля. Высота подвеса АБВ составляет от 1 до 5 м, в зависимости от диапазона частот, в котором она используется.

 

Входное сопротивление АБВ высоко, и равно волновому сопротивлению линии, образованной проводом, составляющим полотно антенны и землей, играющей роль второго провода. Рассчитав значение волнового сопротивления проводника диаметром 1-2 мм получим, что уже начиная с высоты около 1 метра и выше (до 5-10 м) его волновое сопротивление составит примерно 400-600 Ом. Это весьма важный результат. Нет необходимости при подвесе АБВ соблюдать всюду равную высоту подвеса. В зависимости от местных условий, при работе в экспедиции, например, она может быть растянута на кустах, деревьях, кольях. Стационарная антенна Бевереджа также может варьировать высотой подвеса.

 

Следует помнить, что на 160 метров эффективно работает антенна с высотой подвеса 3-5 м, а на 10 метровом диапазоне – с высотой подвеса не менее 1 м.

 

Из этого можно заключить, что АБВ слабо подвержена низкочастотным составляющим атмосферных помех.

 

Коэффициент усиления АБВ равен: G = K ´ ( L/l ),

 

где G - коэффициент усиления, К - коэффициент, зависящий от качества изготовления АБВ, L - длина антенны, 

l - длина волны, на которой работает антенна.

 

Из этой формулы понятно, что чем длиннее полотно антенны, тем выше её коэффициент усиления.

 

Антенна Бевереджа принимает вертикальную поляризованную волну, падающую на неё под небольшим углом. Такие характеристики имеет или поверхностная волна радиостанции, находящейся в пределах радиовидимости, либо волна дальней радиостанции (рис.2).

 

Максимум приема лежит в плоскости параллельной полотну антенны. Очевидно, что при перпендикулярном падении электромагнитной волны, она просто ничего не наведет в антенне, а при падении под углом, вследствие сложения наведенных в антенне с разными фазами напряжений, последние будут компенсировать друг друга (см. рис.3).

Очевидно, что при падении электромагнитной волны под углом к горизонту также будет происходить подобная компенсация сигнала, наведенная этой волной (рис.4).

 

Если электромагнитная волна будет приходить от направления, противоположного нагрузке, то она будет поглощаться в ней (рис.5). Понятно, что никогда не удастся добиться идеального согласования нагрузки Rн c волновым сопротивлением полотна антенны, и при работе антенны в ней будут стоячие волны. Это значит, что не вся энергия, падающая на антенну с противоположного конца, поглотится в нагрузке, небольшая ее часть отразится на вход приемника.

 

На основании вышеизложенного можно построить теоретическую диаграмму направленности антенны Бевереджа. Она представляет собой узкий луч в горизонтальной и вертикальной плоскости, направленный в сторону нагрузки и по теории, точное отражение этой же диаграммы направленности, но значительно меньшее по интенсивности направленное в противоположную сторону (рис.6).

 

При значительном превышении длины полотна антенны над длиной волны, на которой работает антенна, происходит дробление диаграммы направленности на лепестки (рис.7). Чем меньше задний лепесток диаграммы направленности, тем лучше согласована антенна с нагрузкой.

 

Но работа реальной антенны Бевереджа значительно отличается от идеальной, например, задний лепесток никогда не будет точным отражением переднего из-за неравенства в сопротивлении нагрузки антенны Rн сопротивлению входа приемника (или выхода передатчика), потерь на излучение и потерь в земле. Именно “земля” играет для антенны Бевереджа первостепенную роль.

 

“Земля” антенны Бевереджа

 

Работа реальной антенны Бевереджа во многом зависит от качества “земли”.

Разберём идеальный случай: “земля” бесконечная и проводящая. Начнём с частного случая, когда проводящий участок сосредоточен прямо под полотном антенны и равен ему по физическим размерам. На практике это означает то, что нами проложен провод от нагрузки к генератору, лежащий на плохо проводящей земле (рис.8).

 

Очевидно, при этом ток в полотне антенны будет почти равен току в “земляном” проводе. Электромагнитное поле будет взаимодействовать в основном только с двумя проводами – верхним и нижним.

 

Если мы проложим несколько “земляных” проводов, то также очевидно, что ток Ii равен сумме токов In (рис.9). Также очевидно, что максимальный ток будет протекать в противовесе n2, а в остальных противовесах токи будут меньше.

 

На практике, если рассчитывают использовать антенну Бевереджа на передачу, то для эффективной работы прокладывают не менее 3 противовесов. Один – под полотном антенны, и два других – по краям от него на расстоянии равном от половины высоты подвеса до высоты подвеса полотна антенны (рис.10).

 

Для эффективной работы этих противовесов они должны быть подняты над землей на небольшую высоту (5-10 см) или, при обеспечении их защиты от коррозии, лежать на земле или их можно закопать на глубину не более 10 см.

 

При использовании антенны Бевереджа как приемной антенны “земле” не уделяют столь большого внимания. Обычно на приемных центрах используют 10-30 противовесов длиной около 0,1 от длины антенны, закопанных на глубину 10 см на конце нагрузки и трансформатора.

 

Но при этом не экономится провод для противовесов, более того, его расходуется даже больше, чем было бы, если использовать провод, проложенный под антенной Бевереджа, и в некоторых случаях возрастает шум антенны. Это происходит за счет того, что в нее включаются участки земли, которые могут служить источником шума (рис.11). Обычно трудно определить, что за аномалия является источником шума – это может быть следствием токов, протекающих в земной коре, может быть также обусловлено действием промышленности (воздушные ЛЭП, подземные линии электропередач и т.д.).

 

Если на приёмных радиоцентрах выбирают местности, где таких воздействий нет, то в Вашем случае возможно, QTH находится там, где и расположен такой источник шума. Кстати, такой источник шума иногда бывает настолько интенсивным, что иногда забивает своим белым шумом приемник. В таком месте из-за шумов с трудом принимаются слабые сигналы радиостанции, но отнеся приемник на несколько сот метров в любую из сторон, качество приема во всех диапазонах значительно улучшается из-за снижения уровня шума. Антенна Бевереджа наиболее подвержена воздействию таких шумовых источников, особенно без “земляного” провода под ней.

 

 

На передачу такая антенна (рис.11) будет работать неудовлетворительно. Это связано с тем, что в цепь антенны включено сопротивление земли R3 , которое в общем случае сравнимо с волновым сопротивлением антенны. R3 уменьшает КПД антенны. При использовании антенны Бевереджа на прием это не страшно, так как обычно приемники имеют запас по усилению. Понятно, что при работе на передачу КПД является главнейшим показателем антенны. Надо еще знать, что реальное сопротивление “земли” во многих случаях не линейно, т.е. зависит от величины высокочастотного тока, протекающего в ней. Это может вызвать изменение параметров антенны в зависимости от мощности, подводимой к ней. Очевидно, что при SSB сигнале параметры антенны могут меняться в зависимости от его пиков, что может ухудшить работу выходного каскада и вызвать искажение излучаемого антенной SSB сигнала.

 

Не следует забывать и о том, что почва в России может промерзать зимой на значительную глубину. Это существенно снизит эффективность антенны Бевереджа. Но часто по многим причинам трудно или нецелесообразно использовать “земляной” провод под полотном антенны. В этом случае используют так называемую “лучевую антенну”, которую мы рассмотрим ниже.

 

Использование в качестве “земли” четвертьволновых противовесов

 

“Лучевая” антенна, используемая для работы на радиостанциях типа Р105, изображена на рис.12. Она представляет собой провод длиной L, где L составляет около десяти длин волны, на которой работает радиостанция, к которой через резистор 400 Ом подключено несколько противовесов длиной в четверть волны. Несколько таких же противовесов подключено и к корпусу радиостанции.

 

Ток в такой антенне протекает за счет токов смещения в пространстве между противовесами (рис.13). Ток в почве в этом случае не играет большой роли, даже если земля идеальный проводник. В части, описывающей штыревые антенны (п.12) приведены значения сопротивления четвертьволновых противовесов.

 

 

Этот параграф верен и для антенны Бевереджа. Тогда можно представить эквивалентную схему, антенны как показано на рис.14. Для увеличения КПД нужно стремиться к уменьшению сопротивления системы противовесов. При волновом сопротивлении антенны 400-600 Ом желательно использовать не менее 2 противовесов на стороне нагрузки и стороне питания.

 

При использовании антенны Бевереджа в разных диапазонах необходимо для каждого диапазона использовать не менее 2 противовесов длиной в четверть волны (рис.15). Антенна Бевереджа с четвертьволновыми противовесами уже не является классической антенной Бевереджа, но параметры такой антенны совпадают с параметрами антенны Бевереджа.

 

Нагрузка антенны Бевереджа

 

Примерно от 50 до 30 % мощности передатчика рассеивается в нагрузке. Исходя из этого, нагрузочный резистор должен обеспечивать такую мощность рассеивания. Крайне важно, чтобы он был безиндукционным.

 

При конструировании передающих антенн Бевереджа я использовал резисторы типа МЛТ-2 большого сопротивления (30-18 кОм), соединенных в параллель. Конструктивно они располагались как в кольцо, так и в линию (рис.16). При таком построении можно использовать только покраску такой нагрузки прочным лаком для защиты от атмосферных воздействий. При попадании на нагрузку влаги, она высохнет при работе антенны на передачу или днем под солнцем и ветром. Желательно исключить прямое попадание дождя на такую нагрузку, т.е. разместить ее под какой-либо крышкой. Обычно для антенны Бевереджа используют нагрузку около 300-600 Ом. Точно установить волновое сопротивление антенны трудно и на практике это можно сделать лишь изменением нагрузки и измерением при этом КСВ антенны.

 

Длина антенны Бевереджа

 

Выше было сказано, что коэффициент усиления антенны Бевереджа зависит от ее длины, но лучшие результаты получаются, когда длина антенны кратна нечетному количеству длин полуволн:

 

L= n ´ l /2

 

где L - длина антенны,

 

n - целое, нечетное,

 

l /2 - рабочая длина волны радиостанции.

 

Для успешной работы длина антенны Бевереджа должна быть не менее длины волны, на которой работает передатчик.

 

КПД антенны Бевереджа

 

Коэффициент полезного действия определяет эффективность антенны как преобразователя ВЧ энергии передатчика в энергию электромагнитной волны при передаче и, наоборот, ЭМВ в ВЧ-мощность сигнала при приеме.

 

Рассмотрим КПД передающей антенны. Согласно теории взаимности параметры антенны одинаковы, работает она на прием или на передачу.

 

Рассмотрим, где происходят потери энергии.

 

Во-первых, это в Rн (рис.17). происходят потери на активном сопротивлении провода полотна, антенны Ran. Во-вторых, потери происходят в “земляном” проводе под полотном антенны Бевереджа. Чем длиннее антенна, тем интенсивнее излучение. Увеличить интенсивность излучения можно, так же подняв антенну Бевереджа над землей. На основе этого, КПД примерно можно определить по формуле :

 

КПД = (1/(Rн+Ran+R3)) ´ (L/l ) ´ (H/l 3) ´ K

 

где Rн – сопротивление нагрузки антенны,

 

Ran – активное сопротивление антенны,

 

Rз – активное сопротивление земли,

 

L – длина антенны,

 

l – рабочая длина волны антенны,

 

H – высота антенны,

 

К – коэффициент эффективности.

 

Приняв во внимание, что обычно Ran и Rз по сравнению с Rн мало, а Rн равно волновому сопротивлению антенны Rw, то КПД будет равeн:

 

КПД = (1/Rw) ´ (L/l ) ´ (H/l 3) ´ K

 

Величина К зависит от многих параметров, в том числе, от длины L и высоты Н.

В общем случае, радиолюбителями задача нахождения КПД может быть выполнена лишь качественно.

 

КПД антенны на рис.13 можно также определить по выведенной здесь формуле.

 

Для повышения КПД антенны Бевереджа используют параллельное включение полотен. Располагают их при этом как параллельно, так и последовательно (рис.18). Цифрой 1 обозначено согласующее устройство антенны.

 

При расположении антенн так, как показано на рис.18 происходит и сложение их диаграммы направленности соответственно в горизонтальной (рис.18а) или в вертикальной (рис.18б) плоскости.

 

Для справки, КПД антенны Бевереджа длиной в одну волну с высотой подвеса около 0,005 длины волны не превышает 10%. Увеличение длины антенны до 6 длин волны повышает КПД примерно до 40%, затем рост КПД замедляется (рис.19).

 

Изменение диаграммы направленности антенны Бевереджа

 

Одним из главных недостатков антенны Бевереджа является то, что ее диаграмма направленности фиксирована. Некоторые радиолюбители советуют сделать отключаемую нагрузку. Действительно, при отключении нагрузки в антенне установится режим стоячей волны. В этом режиме, как следует из п.1, отраженная волна будет почти равна прямой, и диаграмма направленности антенны примет вид “восьмерки” (рис.20). Однако, при отключении нагрузки, режим работы антенны Бевереджа меняется коренным образом.

 

Ее сопротивление уже не равно 600 Ом в диапазоне частот от 1,8 до 30 МГц, а может принимать в этом диапазоне частот абсолютно разное значение, от долей Ом до десятков килоом. Естественно, что простой трансформатор 75/600 Ом, используемый для классической антенны Бевереджа, при отключенной нагрузке использоваться не может.

 

Подбором длины можно найти компромиссный вариант антенны, которая будет работать в кратных любительских диапазонах – 80-40-20-10 м, но при этом эта антенна не будет согласовываться в WARC- диапазонах и на 160 метров.

 

Отраженная волна, вызванная отключением нагрузки, иногда приводит к возбуждению трансивера, заставляет микрофон и ключ “жечься”. Лучший вариант питания такой антенны – подключение её прямо непосредственно к П-контуру усилителя мощности, но это не всегда возможно.

 

 

Практически автором был опробован вариант антенны Бевереджа с двумя трансформаторами (рис.21). Работа антенны понятна из рисунка. При подаче постоянного напряжения по кабелю реле срабатывают и переключают нагрузку и питание.

 

При отключении постоянного напряжения реле возвращаются в своё прежнее положение, и диаграмма направленности меняется на 180° . Использовалось реле типа РМУГ. В качестве нагрузки 75 Ом использовались параллельно включенные резисторы типа МЛТ-2, набранные до этого номинала.

 

Конструкция трансформатора показана на рис.22. Такая антенна имела КСВ не более 1,8 во всём диапазоне частот от 1,8 до 30 МГц. питалась она через коаксиал 75 Ом.

 

При переключении направления излучения RS, получаемые, отличались от 1-2 баллов на НЧ до 6 баллов на ВЧ диапазонах. Встречаются рекомендации по установке круглой антенны Бевереджа. В этом случае диаграмма направленности такой антенны - круг (рис.28). Она может работать в широком диапазоне частот, но коэффициент усиления её будет меньше, чем у диполя при работе его на этом же диапазоне. Однако такой вариант антенны Бевереджа можно попробовать, особенно когда есть проблемы с установкой чего-то более сложного.

 

Практическое выполнение сторон нагрузки и питания антенны Бевереджа

 

Для уменьшения КСВ и устранения влияния земли сторону нагрузки и питания обычно выполняют с помощью плавного перехода (рис.23). При этом L1=L2 и равны n = h, где n равно 1-3. Если такой вариант выполнения антенны затруднен, можно выполнить антенну и по рис.24. При таком выполнении удобно защищать и нагрузку и трансформатор 75/600 Ом, если используется коаксиал для питания.

 

Очень хорошо работает вариант, показанный на рис.25. Он также очень прост в исполнении. Если возникают трудности с конструктивным выполнением антенны по рис. 23-25, можно выполнить антенну, как показано на рис.26. Нагрузку и питание лучше всего подключить в середине мачт.

 

 

Из предложенных четырех вариантов выполнения антенны, вариант на рис.23 наиболее предпочтителен. Здесь наименьшее влияние земли и наилучшее согласование с нагрузкой и питанием. В варианте на рис.24 проявляется большее влияние земли на нагрузку и трансформатор, и возможна утечка ВЧ энергии за счет емкостных токов. Вариант выполнения на рис.25 предпочтительнее, чем на рис.26, хотя оба этих варианта выполнения уступают первым двум.

 

На практике радиолюбитель может выполнить антенну Бевереджа так, как ему будет удобно. Разница в работе всех этих вариантов невелика, и часто может быть, обнаружена лишь с помощью приборов и методов, которые радиолюбителями не используются и носят лишь чисто теоретический характер.

 

Упрощённая антенна с переключаемой диаграммой направленности

 

При наличии достаточного количества открытой линии, или КАТВ, или даже двухпроводной линии типа “лапша” можно сделать упрощенное переключение диаграммы направленности “вперед-назад”. Схема антенны для этого приведена на рис.27. Но при таком исполнении антенны возникает ряд проблем, связанных с тем, что открытая линия должна быть приподнята над землей. Возрастает затухание антенны, и уменьшается ее КПД. Но если антенна используется на прием, такое ее построение вполне приемлемо.

 

Для переключения направления диаграммы направленности в этом случае можно использовать даже обыкновенный тумблер.

 

Установка антенны Бевереджа

 

Для успешной работы антенна Бевереджа, впрочем, как и антенны других типов, должна быть правильно установлена относительно посторонних предметов. Конечно, идеальная установка – это отсутствие рядом проводящих предметов. Однако на практике такое встречается редко. Во всяком случае, следует стремиться, чтобы не было проводящих предметов в главном и, если возможно, в заднем лепестке. Так как антенна Бевереджа излучает вертикально поляризованную волну, следует обратить внимание на вертикальные проводящие предметы.

 

Очень хороший вариант – установка на крыше дома, когда в главном лепестке диаграммы направленности лежит свободное пространство (рис.29).

 

Если в главном лепестке антенны Бевереджа окажется дом, антенна, и т.д., то следует ожидать TVI в этом доме, перегрузки потребителя этой антенны вашим сигналом или, если эта антенна передающая, то перегрузка будет происходить в вашем приёмнике.

 

Часто на крыше проходят провода радиосети и телефона, которые будут скорей всего параллельны Вашей антенне Бевереджа. Они будут восприниматься как “земля” и в них будут наводиться значительные токи, которые могут привести к помехе многопрограммному вещанию и возможно телефонной связи. Для устранения этого эффекта достаточно проложить экранирующий провод рядом с этими проводами. Во всех случаях, с которыми я сталкивался на столбиках, были свободные “рожки” для его установки. Провод следует заземлить, можно не очень качественно, возле каждой из мачт (рис.30).

 

Провод должен быть ближе к антенне, чем провода, в которых наводится помеха. В тяжелых случаях может потребоваться установка нескольких таких проводов на расстоянии 20-50 см друг от друга (рис.31). Вы можете на опыте качественно определить, какой силы ток протекает в таком экранирующем проводе. Для этого включите в него лампочку на 6,3В ´ 0,26А или подобную ей, и уже при 100 Вт, подводимых к антенне, Вы увидите как светится лампочка.

 

Если теперь Вы проложите такой провод с лампочкой за экранирующими проводами, то увидите, что лампочка светится значительно слабее или не светится совсем.

 

Вообще же антенна Бевереджа является самой неприхотливой антенной. Если смириться с TVI и с наводками на длинные провода, то уже чистое пространство в радиусе около 1-2 метров относительно полотна антенны обеспечит ее работу. Антенна Бевереджа может быть установлена под диполем, рядом со штырем и т.д. Ни одна из соседних антенн не мешает ей, так же, как и антенна Бевереджа оказывает минимальное влияние на другие антенны. Это также следует отнести к ее преимуществам над остальными антеннами, для которых неправильная установка ведет к значительному ухудшению их работоспособности.

 

 

Грозозащита антенны Бевереджа

 

Нет более безопасной в грозовом отношении антенны, чем антенна Бевереджа. Полотно ее заземлено с двух сторон, так что даже прямое попадание молнии в нее не приведет к поражению оператора и разрушению радиоаппаратуры. Антенна Бевереджа обычно расположена ниже других проводящих предметов, чем обеспечивается ее дополнительная защита от грозы. Антенна Бевереджа не накапливает статику, что особенно заметно при приеме перед грозой, на нее можно работать даже во время грозы, не опасаясь поражения.

 

Так как антенна Бевереджа эффективно принимает волны с вертикальной поляризацией (а молния как раз и излучает их), то антенну Бевереджа можно использовать как индикатор грозы. Для этого можно подключить к коаксиалу, идущему от нее, светодиод. При приближении грозы он начнет светиться в такт ударам молнии. Подключение же такого светодиода к другой антенне – диполю или штырю – часто вызывает выход из строя светодиода.

 

 

ЛИТЕРАТУРА:

 

Г.З. Айзенберг. Коротковолновые антенны. М. Радио и связь, 1985.

 

И.Н.Григоров RK3ZK

Некоторые практические "моменты" исполнения на местности антенны Бевереджа (см. фото): 

r3rt.jimdo.com

EY8MM web site - 2004. Антенна Беверидж. Первый опыт

Beverage на 160 м. Опыт непрофессионала

Я всегда причислял себя к Lowbander-ам. Еще когда только начинал свою радиолюбительскую "карьеру" сразу же понял, что это "мое" и первой же задачей поставил перед собой DXCC на 80 метров. Причем выполнить его я должен был на голый трансивер UW3DI, то есть на 40 Ватт. Это был хороший опыт и хорошая школа.

Прошли годы, но и по сей день 3,5 МГЦ остался любимым диапазоном. Каждая новая страна на этом диапазоне и по сей день приносит больше удовлетворения, чем на любом другом. К сожалению работать на 160 метров никогда не удавалось из дома и этот диапазон оставался белым пятном. В различные годы я пытался устанавливать антенны в городе, но ощутимого результата эти эксперименты не приносили. Если передающие антенны как-то работали, то с приемом были проблемы. Я почти уже привык быть аллигатором (это термин о котором мне рассказал N6AA-у этой рептилии большой рот и маленькие уши).

В январе 2003 года мне удалось договориться с руководством института астрофизики Акадамии Наук Таджикистана, о возможности поэксперементировать с антеннами на их территории, которая находиться около 20 км от Душанбе. Там я и установил свою передающую антенну - вертикальную дельту. Для этого я использовал их самую высокую 55-метровую мачту. Первый опыт был удачным. Провести более 500 связей из Душанбе в CQ WW 160 CW для меня было несбыточной мечтой. Раньше более 100 связей не никак получалось.

Сразу же после соревнований выяснилось, что у меня не очень хорошо работал прием. Хотя я и смог сработать такие редкие для себя территории как FM, FY, KH0, KH6, PJ2, PY0F, VK, ZL и 4 множителя VE/W. (Фотоотчет есть в разделе фотографий). В частности Андрей UA0ANW писал, что толпа Европейцев от меня кроме QRZ ничего не получала. Тогда и было решено объявить войну не только городским помехам, но и атмосферным. Стал опять читать литературу. Я обратился к моим настольным книгам -"DXing on the Edge. The Thrill of 160 Meteres", автор Jeff Briggs K1ZM и "Low Band DXing", автор John Devoldere ON4UN. Хотя в принципе все было прочитано-перечитанно, оставались практические вопросы, на которые я не смог найти ответ. Хождение по интернетовским страничкам дало самые противоречивые ответы и я решил обратиться в Russian Contest Reflector за советом и помощью.

Меня интересовали вопросы:

1. Можно ли в качестве подпорок полотна антенны использовать ветки деревьев и кусты?
2. Можно ли допускать провисы полотна антенны? И если ДА, то какие?

Вот что мне ответили:


UA3AB
Мой скромный опыт, в т.ч. посещения других станций, говорит, что:     
- изолированный провод можно вполне и на ветки раскладывать,     
- провис не кретичен, желательно, конечно, чтобы провод не шел ниже 130-150см.

RN6BN
1.Можно ли местами класть провод на ветки кустов? У меня полевка в изоляции.

Можно

2. Какие можно допускать провисы между стойками, которые подпирают антенну по ее длинне?

Ну хотя бы не больше половины высоты. В лучшем случае одна треть. Классическая высота подвеса для 160м 2-3 метра.

UA0ANW
1. Думаю что ни каких проблем - у меня прям по веткам в лесу висит. И у финнов также. Посмотри финские станции и инете там тоже много фото и тоже в лесу по веткам.

2. Думаю что особо ни как, идеально все равно не сделаешь, а погрешность будет не более 1%, я так думаю.

WF3J
Думаю, в месте касания провода и ветки может получиться емкость (особенно, когда дерево отсыреет). Много таких касаний - много емкостей, скорее всего, "посадят" сигнал. Попробуйте подвесить антенну под ветками, на капроновых веревочках.

RU6LA
1.Можно ли местами класть провод на ветки кустов? У меня полевка в изоляции.

без проблем - на железное что-то нежелательно ложить

2. Какие можно допускать провисы между стойками, которые подпирают антенну по ее длинне?

по  моему  несуществено - если 2 или 1.5м по высоте. Вот если 2 и 0,5,  тогда да.

Поскольку  у  тебя полевка, то могу рассказать как мы растягиваем свои 320м BV (писал в июле прошлого года в АНТЕННА):     
- расставляем стойки (на 320м у нас сейчас 5 стоек - раньше делали больше)     
- разматывается провод вдоль них (начало BV сразу крепится)     
- дальний конец натягивается почти сколько сможешь /2 😉 (усилие разрыва полевки около 350кг!) и закрепляется     
- делаешь противовесы, ставишь резистор и все соединяешь     
- возвращаещься назад и по дороге набрасываешь полевку на стойки. Все висит как струна.     
Мы концы BV  "опускаем" к земле, начиная с расстояния 20...40м. Т.е. крайние стойки расположены на этих расстояниях от концов BV

RW1AC
1.Можно ли местами класть провод на ветки кустов? У меня полевка в изоляции.

Однозначно можно, вот только перекручивать вокруг стоек вокруг, нежелательно.

2. Какие можно допускать провисы между стойками, которые подпирают антенну по ее длинне?

Перепады высот на высоте 2 метра плюс минус 0,7 метра, думаю вполне нормальнно.     
Мы когда надо перейти дорогу даже до 5 метров поднимали. Важно сделать хорошую землю, особенно со стороны трасформатора, в случае если земля не очень, с точки проводимости. Мы выкапавывали 1-1,5 и вбивали 2 метра кол заземления.

UA0ACG
мы у JT1CO вешали Бевериджи практически по кустарнику, вообщем не церемонились,а работают у него на прием хорошо они,он не жалуется.


Полученные ответы обладали для меня несомненной ценностью и я решил написать эту статью для тех, кто собирается, как и я установить свой первый Beverage. Я предполагаю, что читатель уже знает, как принципиально работает эта антенна и ее конструкцию.

На стадии планирования решил, что сделаю два Бевериджа: одина на Европу, а другой на Океанию / Японию. Для конструкции самой антенны было решено использовать полевку. Так как время оговоренное в разрешении пользоваться территорией института было ограниченно, было решено все подготовить до мелочей, чтобы сама установка  заняла наименьшее количество времени.

Итак было подготовленно:

2 Бевериджа длинной по 168 метров. Нагрузочное сопротивление 470 Ом припаяно.     
2 куска полевки по 1 м, для крепления между трансформатором и заземлением.     
20 радиалов для заземления по 8-10 метров.     
2 радиала по 37 метров.     
4 кола заземления с приваренной площадкой для болтов, куда будет крепиться антенна и противовесы     
9:1 трансформатор K9AY (купленный).     
9:1 трансформатор (самодельный).     
200 метров капроновой веревки.     
Preamplifier K9AY.     
200 м коаксиального кабеля RG58U.

Особо отмечу, что полотно антенн было предварительно отмеряно и смотанно на связистскую катушку. Это сильно съэкономило время развертывания и свертывания антенн. Во всяком случае время потраченное на поиски катушки с лихвой окупилось в поле.

Помочь в этом проекте вызвались Артем EY8BA, Сергей Барбарич (один из восходителей на пик Радиолюбителей) и конечно Саша EY8CQ.

Сразу же по приезду на место пришлось отказаться от планов установить K9AY AYL-4 Loop. К сожалению место для нее нашлось слишком далеко, и кабель управления оказался коротким. Также мне советовали не тратить на нее время, если есть возможность поставить Бевериджи. Поэтому работа с этой антенной еще впереди.

Первым делом определили направления для западного и восточного Бевериджа (далее сокращенно BV). В сторону Европы все было открыто. В восточном направлении пришлось часть BV провести под антеннами преднадлежащими институту. Процесс установки обоих BV занял около часа. Высота 2 метра над землей. Со стороны трансформатора прикрепил по 5 радиалов длинной не более 10 метров. Со строны нагрузки один 37 метровый противовес, как продолжение полотна BV.


RU6LA
В BV есть еще несколько принципиальных тонкостей, о которых мало пишут:

- длина противовесов не должна быть больше 0,1 лямбды на самом высокочастотном диапазоне (если использовать на одном band, то можно использовать один длиной 1/4 лямбды, который идет как продолжение BV).Если больше, то противовесы сами начнут принимать с тех сторон куда направлены.

- поскольку питающий кабель фактически является одним из противовесов (его оплетка подключается к противовесам), то на него нужно поставить дроссель - просто сделать на большом ферритовом кольце несколько витков из самого же питающего кабеля и ближе к центру противовесов

- количество противовесов определается самым низкочастотным диапазоном.

Система противовесов -  это конденсатор на землю, который должен "замыкать" ВЧ токи на землю. Его сопротивление желательно иметь не ниже 1/10 сопротивления антенны -  т.е. 30...50 Ом.  К сожалению такой конденсатор частотозависим - чем ниже частота, тем меньше емкость. Чем хуже такая искуственная земля, тем хуже front-to-back.  Для горных местностей нужно больше противовесов - на 160 я думаю нужно шт 10...15 по 10...15м или один как продолжение BV длиной метров 40. С таким противовесом одна только проблема - он должен быть резонансным на нужной частоте, а близко от земли это узнать сложновато.

Сразу проверил КСВ. Западный BV КСВ=2, Восточный КСВ=4.

Еще дома нагружал трансформаторы 470 ом и проверял пассивным КСВ-метром MFJ. Получил КСВ=1 до 10 мгц. Выше не смотрел. Вот, что мне писали по этому поводу и по поводу качества земли.


RU6LA
...трансформаторы не очень критичны, в том смысле, что главное чтобы они на  нужных  частотах  обеспечивали  нужную трансформацию. Можно просто проверить его КСВ-метром, нагрузив его 300...500 Ом резисторами. Везде много об них написано.

...Если у тебя горы (в смысле камень, а не черноземы) то проводимость их существенно   меньше  и  большого смысла поднимать провод высоко нет и нужно   особо   обратить  внимание  на  искуственную  землю  (систему противовесов).

Но это надо пробовать - сравнивать - может тебе и не надо будет поднимать-только  диаграмму ухудшишь. Но в любом случае желательно проверить КСВ. Если не выше 4...6, то пойдет - стремиться к 1 не очень нужно.

Чем ниже расположен BV тем меньшую трансформацию надо делать-вполне возможно, что при расположении на земле нужен будет 1/4 т.е. на 200 Ом при 50 Омном кабеле. В горной местности может оказаться мало и 1/9.


Ночью занялся практическим изучением.Включил западный BV. Top band еще молчал и первые сигналы появились на 40 метрах. Я был потрясен разницей. Даже при относительно низком уровне шумов в 5-6 баллов, BV слышал просто замечательно. Разницу по приему невозможно оценить в балах. Очень многие станции, о присутствии которых можно было только догадываться, на BV комфортно читались. Явно ощущалась диаграмма направленности. Сразу же перешел на 80 метров. Станций было меньше и тем не менее результат был схожим. BV работал.

Восточный BV (при включенном Preamplifier K9AY) не отличался по приему от вертикальной дельты. В эту ночь я так и не смог понять в чем причина. Решил, что проблема в самодельном трансформаторе и оставил вопрос до утра.

160 м диапазон на зап. BV выглядели неплохо, но сравнивать с эффектом достигнутым на 80 и 40 м было нельзя. Все-таки одна длинна волны не дала желаемого результата.

RW1AC
Хорошо сделанный beverage просто  отличная антенна!     
...тогда слушать на дельту будет практически не обязательнно.     
Вот бы сделать его подлинее, хотя бы 300-330 метров на Европу. Если есть возможность не делать длинного кабеля от BV до рабочего места, или использовать типа SAT700, или RG6U...    
 


От себя добавлю, что оптимальной длинной считается 4 длинны волны. Увеличение длинны больше этого значения приводит к слабому ослаблению усиления вперед и является не эффективной с экономической точки зрения.     
Утром следующего дня занялся Восточным BV. В 300 м от себя обнаружил опору высоковольтной линни в 40 градусах от основного направления BV. Вот причина! Опора была загорожена деревьями и обнаружилась только при пристальном поиске.

RN6BN
Одно из самых главных условий , что бы беверидж не пересекал или не проходил рядом с какой нибудь ЛЭП. Токи наведенные в земле этой ЛЭП вызовут высокий шум. Диаграмма будет, а вот слышать может будешь хуже чем на дельту. И еще беверидж - это все же не панацея, в разное время суток в зависимости от углов прихода и общей шумовой обстановки  дельта может будет слышать лучше чем беверидж.


Принимаю решение отказаться от восточного BV и добавить это полотно на западный. Тогда получится более 320 метров. Еще час работы и все переделано. Очень радуюсь по поводу катушки для сматывания провода. КСВ=3. Немного ухудшилось, но как мне кажется значение приемлемое.

Прилагаю несколько фотографий.


Артем EY8BA разматывает первый BV

Самодельный трансформатор 9:1

Восточный BV

Трансформатор K9AY

Западный BV и вид на шек


Готовлюсь проверять на 160. На 40-ке особой разницы нет. К 22:00 местного слышу несколько европейцев. Чувствую, что работает хорошо. Теперь главная цель проверить на 160 м. Но неожиданно свет гаснет. До CQ WW 160 остается 7часов...

...свет дали через 12 часов. Почти 3 часа темного времени суток потеряно. Жду вечера. Помимо главной задачи-выступлении в соревнованиях, необходимо проверить и BV.


RN6BN
Все остальные условия второстепенные. И вообще классическая приемная антенна получается только лишь в чистом поле на расстоянии не менее 1 волны от передающей. Все остальные антенны на прием "сурогаты" и как там получиться ни какой теорией не опишешь , может получиться плохо, а может получиться что супер. Хотя беверидж самая защищенная антенна от переизлучаемых полей передающих антенн.

Применение усилителя очень желательно, это уберет паразитные наводни на питающий кабель.Кроме того плавное снижение улучшает диаграмму.

RU6LA
Вообще есть вполне объяснимая и обсчитываемая закономерность диаграммы от высоты подвеса - чем ниже, тем лучше диаграмма и в вертикальной и в горизонтальной  плоскостях!  Но и ниже усиление антенны - может не хватить УВЧ трансивера  -  прийдется дополнительный УВЧ (как у K9AY) ставить.


Включаю Preamplifier K9AY и понимаю, что его использование очень удобно. При переключении передающей антенны на приемную через RX Ant вход FT-1000 MP Mark V нет необходимости крутить ручку громкости.

При появлении первых европейцев начинаю собирать плоды своего труда. При еле-читаемых сигналах на дельту совершенно комфортно принимаю слабых 100 ватников на BV. Правда возникает необходимость часто переключаться на дельту. Даже сильные сигналы A61AJ, JY9QJ, 4X с трудом читались на BV. Японцев почти совсем на BV не слышал. Возможно, что в этом году потерял много множителей, только из-за того, что вовремя не переключился на дельту.

Прохождение в 2004 году, по-моему, было несколько хуже. Тем не менее приведу небольшую сравнительную статистику с прошлым годом. Аппаратура и передающая антенна не изменились.

Позиция 2003 2004
Всего QSO 549 705
Множитель 75 68
Сработано JA 84 80
Сработанно EU 375 547
Сработанно AS 156 152


Из таблицы совершенно ясно видно, что увеличение результата в 2004 году произошло только за счет работы большего количества европейцев, то есть благодаря BV!

Надеюсь эта "не-научная" статья поможет кому-нибудь сделать первые шаги в построении замечательной антены-Беверидж.

Буду признателен за дополнения, замечания и просто мнения по теме статьи.

Большое спасибо RA9SG, UA3AB, RN6BN, RU6LA, UA0ANW, WF3J, RW1AC, UA0ACG, UA6LV за оказанную помощь!

www.ey8mm.com

Антенна Бевереджа — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Антенна Бевереджа — Классический и простейший тип антенны бегущей волны (АБВ).

Анимация, показывающая принцип работы антенны Бевереджа

Название

Данное название типа АБВ было дано в честь американского изобретателя Гарольда Бевереджа[en], который в 1921 году получил на неё патент.

За границей принято название нагруженный LW (англ. long wire — длинный провод)[1].

В странах СНГ принято употреблять термин антенна бегущей волны[2].

Также в русской транскрипции встречается название антенна Бевериджа.

Видео по теме

Описание

Схема антенны Бевереджа

Основным элементом приёма/излучения электромагнитных колебаний является провод, натянутый параллельно поверхности земли на высоте от 1 до 5 метров и на длину в несколько раз превышающую длину принимаемой/излучаемой волны.

Дальний от радиостанции конец провода соединяется с землёй через резистор с сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии, которое образуется проводниками «антенна — земля».

Коэффициент усиления (коэффициент направленного действия) АБВ равен:

G=KLl,{\displaystyle G=K{\frac {L}{l}},}

где G — коэффициент усиления, К — коэффициент, зависящий от качества изготовления АБВ, L — длина антенны, l — длина волны, на которой работает антенна.

Из формулы видно, что длина полотна антенны прямо пропорциональна коэффициенту усиления.

АБВ принимает электромагнитные колебания от вертикально поляризованной волны, которая падает на неё под небольшим углом. Подобные параметры имеет или поверхностная волна радиостанции, находящейся в пределах радиовидимости, либо волна дальней радиостанции.

Максимальный уровень приёма электромагнитных колебаний лежит в плоскости параллельной полотну антенны. При перпендикулярной направленности электромагнитной волны она не создаст напряжённость в АБВ. А при падении принимаемого сигнала под большим углом, вследствие сложения наведенных в антенне с разными фазами напряжений, последние будут компенсировать друг друга[2].

Разновидности антенны Бевереджа

Для антенны Бевереджа существует несколько разновидностей:

  • Полуромбическая антенна, или V-образная вертикальная антенна. Образуется при подвесе средней точки провода антенны на большой высоте с образованием равнобедренного треугольника (полуромба) в вертикальной плоскости[1][3];
  • λ-образная антенна. Вариант полученный преобразованием V-образной антенны, при которой точка подвеса смещается ближе к радиостанции[3][4];
  • Ромбическая антенна. Образуется из двухпроводной антенны в форме ромба в горизонтальной плоскости.

Применение антенны Бевереджа

Иллюстрация из руководства по обустройству антенны Бевереджа (long wire) для сухопутных войск Армии США. 1995 год

Антенна Бевереджа широко применяется в любительской радиосвязи, причём иногда используется она в вариантах, отличающихся от классической схемы как ненагруженная антенна Бевериджа (то есть низковисящий провод, запитанный с конца без нагрузки на дальнем конце) или антенна Бевериджа, лежащая на земле (англ. Beverage on the ground)[5].

В вооружённых силах многих государств антенна Бевереджа используется для увеличения дальности связи переносных радиостанций в звене взвод — рота и рота — батальон[6].

К примеру, штатная радиостанция командира взвода мотострелковых войск ВС СССР Р-158 при использовании штатной штыревой антенны конструкции Куликова обеспечивает дальности связи до 4 километров. При использовании λ-образной антенны дальность связи возрастает до 10 километров[7].

Штатная радиостанция командира роты мотострелковых войск ВС СССР Р-159 имеет аналогичные показатели при работе со штыревой антенной до 27 километров, с антенной бегущей волны — до 50 километров[8].

Примечания

См. также

Литература

  • Карл Ротхаммель. «Антенны». В 2 томах. ISBN 3-440-07018-2 ISBN 985-6487-15-3. Издательство: «Наш Город». 2001 год.
  • Айзенберг Г. З. «Коротковолновые антенны». Глава 15: «Антенны бегущей волны». С. 312—342. Издательство: «Радио и связь». 536 с. Москва 1985 год.

Ссылки

wiki2.red

Антенна Бевереджа - Уголок конструктора - Справочники и статьи

Антенна Бевереджа или, как ее еще называют, антенна бегущей волны (АБВ) широко используется в профессиональной радиосвязи и в странах бывшего СССР и за рубежом. По некоторым причинам антенна Бевереджа имеет несколько имен, используемых в разных странах, но в этой работе она будет называться АБВ, антенна бегущей волны.

Радиолюбителям нашей страны эта антенна малоизвестна, а те, кто знает о ней, часто строят, и используют неправильно, получая разочаровывающие результаты при ее эксплуатации. Но следует относиться к этой антенне с уважением. Если Вы не смогли ее правильно использовать, нужно проанализировать свои ошибки, и устранить их.

Антенна Бевереджа имеет большие возможности, как на прием, так и на передачу. Большинство трансокеанских QSO на 160 метров радиолюбители проводят, используя антенну Бевереджа на приемном конце. Если мы откроем инструкцию к радиостанции Р126, то узнаем, что при использовании четвертьволнового штыря дальность связи между двумя однотипными радиостанциями составляет 2 км, при использовании АБВ – 4-5 км.

Для радиостанции Р105 дальность связи при использовании штыревой четвертьволновой антенны составляет 6 км, при использова-нии АБВ – до 25 км. Эти радиостанции работают в УКВ (6-4 м) диапазоне. Надеюсь, эти цифры, неоднократно проверенные военными, убедят даже самых закоренелых противников антенны Бевереджа в том, что в ней “действительно что-то есть”.

Только антенна Бевереджа при минимальных затратах на ее изготовление может работать без перестройки во всех любительских диапазонах и абсолютно не нуждаясь в настройке при смене диапазонов работы. Эта ее особенность привлекает не только радиолюбителей, но и любителей дальнего приема вещательных станций.

 

1. Идеальная антенна Бевереджа.

Классическая АБВ представляет собой тонкий провод длиной, большей в несколько раз длины волны, на которой работает антенна, нагруженный на сопротивление, равное волновому (рис.1) сопротивлению линии, образованной проводниками: антенна-земля. Высота подвеса АБВ составляет от 1 до 5 м, в зависимости от диапазона частот, в котором она используется.

Входное сопротивление АБВ высоко, и равно волновому сопротивлению линии, образованной проводом, составляющим полотно антенны и землей, играющей роль второго провода. Рассчитав значение волнового сопротивления проводника диаметром 1-2 мм получим, что уже начиная с высоты около 1 метра и выше (до 5-10 м) его волновое сопротивление составит примерно 400-600 Ом. Это весьма важный результат. Нет необходимости при подвесе АБВ соблюдать всюду равную высоту подвеса. В зависимости от местных условий, при работе в экспедиции, например, она может быть растянута на кустах, деревьях, кольях. Стационарная антенна Бевереджа также может варьировать высотой подвеса.

Следует помнить, что на 160 метров эффективно работает антенна с высотой подвеса 3-5 м, а на 10 метровом диапазоне – с высотой подвеса не менее 1 м.

Из этого можно заключить, что АБВ слабо подвержена низкочастотным составляющим атмосферных помех.

Коэффициент усиления АБВ равен:

где G - коэффициент усиления,

К - коэффициент, зависящий от качества изготовления АБВ,

L - длина антенны,

l - длина волны, на которой работает антенна.

Из этой формулы понятно, что чем длиннее полотно антенны, тем выше ее коэффициент усиления.

Антенна Бевереджа принимает вертикальную поляризованную волну, падающую на нее под небольшим углом. Такие характеристики имеет или поверхностная волна радиостанции, находящейся в пределах радиовидимости, либо волна дальней радиостанции (рис.2).

Максимум приема лежит в плоскости параллельной полотну антенны. Очевидно, что при перпендикулярном падении электромагнитной волны, она просто ничего не наведет в антенне, а при падении под углом, вследствие сложения наведенных в антенне с разными фазами напряжений, последние будут компенсировать друг друга (рис.3).

Очевидно, что при падении электромагнитной волны под углом к горизонту также будет происходить подобная компенсация сигнала, наведенная этой волной (рис.4).

Если электромагнитная волна будет приходить от направления, противоположного нагрузке, то она будет поглощаться в ней (рис.5). Понятно, что никогда не удастся добиться идеального согласования нагрузки Rн c волновым сопротивлением полотна антенны, и при работе антенны в ней будут стоячие волны. Это значит, что не вся энергия, падающая на антенну с противоположного конца, поглотится в нагрузке, небольшая ее часть отразится на вход приемника.

На основании вышеизложенного можно построить теоретическую диаграмму направленности антенны Бевереджа. Она представляет собой узкий луч в горизонтальной и вертикальной плоскости, направленный в сторону нагрузки и по теории, точное отражение этой же диаграммы направленности, но значительно меньшее по интенсивности направленное в противоположную сторону (рис.6).

При значительном превышении длины полотна антенны над длиной волны, на которой работает антенна, происходит дробление диаграммы направленности на лепестки (рис.7). Подробные диаграммы направленности антенны Бевереджа приведены в Л.1. Чем меньше задний лепесток диаграммы направленности, тем лучше согласована антенна с нагрузкой.

Но работа реальной антенны Бевереджа значительно отличается от идеальной, например, задний лепесток никогда не будет точным отражением переднего из-за неравенства в сопротивлении нагрузки антенны Rн сопротивлению входа приемника (или выхода передатчика), потерь на излучение и потерь в земле. Именно “земля” играет для антенны Бевереджа первостепенную роль.

 

2. “Земля” антенны Бевереджа.

Работа реальной антенны Бевереджа во многом зависит от качества “земли”. Разберем идеальный случай: “земля” бесконечная и проводящая. Начнем с частного случая, когда проводящий участок сосредоточен прямо под полотном антенны и равен ему по физическим размерам. На практике это означает то, что нами проложен провод от нагрузки к генератору, лежащий на плохо проводящей земле (рис.8).

Очевидно, при этом ток в полотне антенны будет почти равен току в “земляном” проводе. Электромагнитное поле будет взаимодействовать в основном только с двумя проводами – верхним и нижним.

Если мы проложим несколько “земляных” проводов, то также очевидно, что ток Ii равен сумме токов In (рис.9). Также очевидно, что максимальный ток будет протекать в противовесе n2, а в остальных противовесах токи будут меньше.

На практике, если рассчитывают использовать антенну Бевереджа на передачу, то для эффективной работы прокладывают не менее 3 противовесов. Один – под полотном антенны, и два других – по краям от него на расстоянии равном от половины высоты подвеса до высоты подвеса полотна антенны (рис.10).

Для эффективной работы этих противовесов они должны быть подняты над землей на небольшую высоту (5-10 см) или, при обеспечении их защиты от коррозии, лежать на земле или их можно закопать на глубину не более 10 см.

При использовании антенны Бевереджа как приемной антенны “земле” не уделяют столь большого внимания. Обычно на приемных центрах используют 10-30 противовесов длиной около 0,1 от длины антенны, закопанных на глубину 10 см на конце нагрузки и трансформатора.

Но при этом не экономится провод для противовесов, более того, его расходуется даже больше, чем было бы, если использовать провод, проложенный под антенной Бевереджа, и в некоторых случаях возрастает шум антенны. Это происходит за счет того, что в нее включаются участки земли, которые могут служить источником шума (рис.11). Обычно трудно определить, что за аномалия является источником шума – это может быть следствием токов, протекающих в земной коре, может быть также обусловлено действием промышленности (воздушные ЛЭП, подземные линии электропередач и т.д.).

Если на приемных радиоцентрах выбирают местности, где таких воздействий нет, то в Вашем случае возможно, QTH находится там, где и расположен такой источник шума. Кстати, такой источник шума иногда бывает настолько интенсивным, что иногда забивает своим белым шумом приемник. В таком месте из-за шумов с трудом принимаются слабые сигналы радиостанции, но отнеся приемник на несколько сот метров в любую из сторон, качество приема во всех диапазонах значительно улучшается из-за снижения уровня шума. Антенна Бевереджа наиболее подвержена воздействию таких шумовых источников, особенно без “земляного” провода под ней.

На передачу такая антенна (рис.11) будет работать неудовлетворительно. Это связано с тем, что в цепь антенны включено сопротивление земли R3 , которое в общем случае сравнимо с волновым сопротивлением антенны. R3 уменьшает КПД антенны. При использовании антенны Бевереджа на прием это не страшно, так как обычно приемники имеют запас по усилению. Понятно, что при работе на передачу КПД является главнейшим показателем антенны. Надо еще знать, что реальное сопротивление “земли” во многих случаях не линейно, т.е. зависит от величины высокочастотного тока, протекающего в ней. Это может вызвать изменение параметров антенны в зависимости от мощности, подводимой к ней. Очевидно, что при SSB сигнале параметры антенны могут меняться в зависимости от его пиков, что может ухудшить работу выходного каскада и вызвать искажение излучаемого антенной SSB сигнала.

Не следует забывать и о том, что почва в России может промерзать зимой на значительную глубину. Это существенно снизит эффективность антенны Бевереджа. Но часто по многим причинам трудно или нецелесообразно использовать “земляной” провод под полотном антенны. В этом случае используют так называемую “лучевую антенну”, которую мы рассмотрим ниже.

 

3. Использование в качестве “земли” четвертьволновых противовесов.

“Лучевая” антенна, используемая для работы на радиостанциях типа Р105, изображена на рис.12. Она представляет собой провод длиной L, где L составляет около десяти длин волны, на которой работает радиостанция, к которой через резистор 400 Ом подключено несколько противовесов длиной в четверть волны. Несколько таких же противовесов подключено и к корпусу радиостанции.

Ток в такой антенне протекает за счет токов смещения в пространстве между противовесами (рис.13). Ток в почве в этом случае не играет большой роли, даже если земля идеальный проводник. В части, описывающей штыревые антенны (п.12) приведены значения сопротивления четвертьволновых противовесов.

Этот параграф верен и для антенны Бевереджа. Тогда можно представить эквивалентную схему, антенны как показано на рис.14. Для увеличения КПД нужно стремиться к уменьшению сопротивления системы противовесов. При волновом сопротивлении антенны 400-600 Ом желательно использовать не менее 2 противовесов на стороне нагрузки и стороне питания.

При использовании антенны Бевереджа в разных диапазонах необходимо для каждого диапазона использовать не менее 2 противовесов длиной в четверть волны (рис.15). Антенна Бевереджа с четвертьволновыми противовесами уже не является классической антенной Бевереджа, но параметры такой антенны совпадают с параметрами антенны Бевереджа.

 

4. Нагрузка антенны Бевереджа.

Примерно от 50 до 30 % мощности передатчика рассеивается в нагрузке. Исходя из этого, нагрузочный резистор должен обеспечивать такую мощность рассеивания. Крайне важно, чтобы он был безиндукционным.

При конструировании передающих антенн Бевереджа я использовал резисторы типа МЛТ-2 большого сопротивления (30-18 кОм), соединенных в параллель. Конструктивно они располагались как в кольцо, так и в линию (рис.16). При таком построении можно использовать только покраску такой нагрузки прочным лаком для защиты от атмосферных воздействий. При попадании на нагрузку влаги, она высохнет при работе антенны на передачу или днем под солнцем и ветром. Желательно исключить прямое попадание дождя на такую нагрузку, т.е. разместить ее под какой-либо крышкой. Обычно для антенны Бевереджа используют нагрузку около 300-600 Ом. Точно установить волновое сопротивление антенны трудно и на практике это можно сделать лишь изменением нагрузки и измерением при этом КСВ антенны.

 

5. Длина антенны Бевереджа.

Выше было сказано, что коэффициент усиления антенны Бевереджа зависит от ее длины, но лучшие результаты получаются, когда длина антенны кратна нечетному количеству длин полуволн:

где L - длина антенны,

n - целое, нечетное,

l /2 - рабочая длина волны радиостанции.

Для успешной работы длина антенны Бевереджа должна быть не менее длины волны, на которой работает передатчик.

 

6. КПД антенны Бевереджа.

Коэффициент полезного действия определяет эффективность антенны как преобразователя ВЧ энергии передатчика в энергию электромагнитной волны при передаче и, наоборот, ЭМВ в ВЧ-мощность сигнала при приеме.

Рассмотрим КПД передающей антенны. Согласно теории взаимности параметры антенны одинаковы, работает она на прием или на передачу.

Рассмотрим, где происходят потери энергии.

Во-первых, это в Rн (рис.17). происходят потери на активном сопротивлении провода полотна, антенны Ran. Во-вторых, потери происходят в “земляном” проводе под полотном антенны Бевереджа. Чем длиннее антенна, тем интенсивнее излучение. Увеличить интенсивность излучения можно, так же подняв антенну Бевереджа над землей. На основе этого, КПД примерно можно определить по формуле :

КПД = (1/(Rн+Ran+R3)) ´ (L/l ) ´ (H/l 3) ´ K

где Rн – сопротивление нагрузки антенны,

Ran – активное сопротивление антенны,

Rз – активное сопротивление земли,

L – длина антенны,

l – рабочая длина волны антенны,

H – высота антенны,

К – коэффициент эффективности.

Приняв во внимание, что обычно Ran и Rз по сравнению с Rн мало, а Rн равно волновому сопротивлению антенны Rw, то КПД будет равeн:

КПД = (1/Rw) ´ (L/l ) ´ (H/l 3) ´ K

Величина К зависит от многих параметров, в том числе, от длины L и высоты Н. В общем случае, радиолюбителями задача нахождения КПД может быть выполнена лишь качественно.

КПД антенны на рис.13 можно также определить по выведенной здесь формуле.

Для повышения КПД антенны Бевереджа используют параллельное включение полотен. Располагают их при этом как параллельно, так и последовательно (рис.18). Цифрой 1 обозначено согласующее устройство антенны.

При расположении антенн так, как показано на рис.18 происходит и сложение их диаграммы направленности соответственно в горизонтальной (рис.18а) или в вертикальной (рис.18б) плоскости.

Для справки, КПД антенны Бевереджа длиной в одну волну с высотой подвеса около 0,005 длины волны не превышает 10%. Увеличение длины антенны до 6 длин волны повышает КПД примерно до 40%, затем рост КПД замедляется (рис.19).

 

7. Изменение диаграммы направленности антенны Бевереджа.

Одним из главных недостатков антенны Бевереджа является то, что ее диаграмма направленности фиксирована. Некоторые радиолюбители советуют сделать отключаемую нагрузку. Действительно, при отключении нагрузки в антенне установится режим стоячей волны. В этом режиме, как следует из п.1, отраженная волна будет почти равна прямой, и диаграмма направленности антенны примет вид “восьмерки” (рис.20). Однако, при отключении нагрузки, режим работы антенны Бевереджа меняется коренным образом.

Ее сопротивление уже не равно 600 Ом в диапазоне частот от 1,8 до 30 МГц, а может принимать в этом диапазоне частот абсолютно разное значение, от долей Ом до десятков килоом. Естественно, что простой трансформатор 75/600 Ом, используемый для классической антенны Бевереджа, при отключенной нагрузке использоваться не может.

Подбором длины можно найти компромиссный вариант антенны, которая будет работать в кратных любительских диапазонах – 80-40-20-10 м, но при этом эта антенна не будет согласовываться в WARC- диапазонах и на 160 метров.

Отраженная волна, вызванная отключением нагрузки, иногда приводит к возбуждению трансивера, заставляет микрофон и ключ “жечься”. Лучший вариант питания такой антенны – подключение ее непосредственно к П-контуру усилителя мощности, но это не всегда возможно.

Мною был опробован вариант антенны Бевереджа с двумя трансформаторами (рис.21). Работа антенны понятна из рисунка. При подаче постоянного напряжения по кабелю реле срабатывают и переключают нагрузку и питание.

При отключении постоянного напряжения реле возвращаются в свое прежнее положение, и диаграмма направленности меняется на 180° . Я использовал реле типа РМУГ. В качестве нагрузки 75 Ом использовал параллельно включенные резисторы типа МЛТ-2, набранные до этого номинала.

Конструкция трансформатора показана на рис.22. Такая антенна имела КСВ не более 1,8 во всем диапазоне частот от 1,8 до 30 МГц. питалась она через коаксиал 75 Ом.

При переключении направления излучения RS, получаемые мной, отличались от 1-2 баллов на НЧ до 6 баллов на ВЧ диапазонах. Встречаются рекомендации по установке круглой антенны Бевереджа. В этом случае диаграмма направленности такой антенны - круг (рис.28). Она может работать в широком диапазоне частот, но коэффициент усиления ее будет меньше, чем у диполя при работе его на этом же диапазоне. Однако такой вариант антенны Бевереджа можно попробовать, особенно когда есть проблемы с установкой чего-то более сложного.

 

8. Практическое выполнение сторон нагрузки и питания антенны Бевереджа.

Для уменьшения КСВ и устранения влияния земли сторону нагрузки и питания обычно выполняют с помощью плавного перехода (рис.23). При этом L1=L2 и равны n = h, где n равно 1-3. Если такой вариант выполнения антенны затруднен, можно выполнить антенну и по рис.24. При таком выполнении удобно защищать и нагрузку и трансформатор 75/600 Ом, если используется коаксиал для питания.

Очень хорошо работает вариант, показанный на рис.25. Он также очень прост в исполнении. Если возникают трудности с конструктивным выполнением антенны по рис. 23-25, можно выполнить антенну, как показано на рис.26. Нагрузку и питание лучше всего подключить в середине мачт.

Из предложенных четырех вариантов выполнения антенны, вариант на рис.23 наиболее предпочтителен. Здесь наименьшее влияние земли и наилучшее согласование с нагрузкой и питанием. В варианте на рис.24 проявляется большее влияние земли на нагрузку и трансформатор, и возможна утечка ВЧ энергии за счет емкостных токов. Вариант выполнения на рис.25 предпочтительнее, чем на рис.26, хотя оба этих варианта выполнения уступают первым двум.

На практике радиолюбитель может выполнить антенну Бевереджа так, как ему будет удобно. Разница в работе всех этих вариантов невелика, и часто может быть, обнаружена лишь с помощью приборов и методов, которые радиолюбителями не используются и носят лишь чисто теоретический характер.

 

9. Упрощенная антенна с переключаемой диаграммой направленности.

При наличии достаточного количества открытой линии, или КАТВ, или даже двухпроводной линии типа “лапша” можно сделать упрощенное переключение диаграммы направленности “вперед-назад”. Схема антенны для этого приведена на рис.27. Но при таком исполнении антенны возникает ряд проблем, связанных с тем, что открытая линия должна быть приподнята над землей. Возрастает затухание антенны, и уменьшается ее КПД. Но если антенна используется на прием, такое ее построение вполне приемлемо.

Для переключения направления диаграммы направленности в этом случае можно использовать даже обыкновенный тумблер.

 

10. Установка антенны Бевереджа.

Для успешной работы антенна Бевереджа, впрочем, как и антенны других типов, должна быть правильно установлена относительно посторонних предметов. Конечно, идеальная установка – это отсутствие рядом проводящих предметов. Однако на практике такое встречается редко. Во всяком случае, следует стремиться, чтобы не было проводящих предметов в главном и, если возможно, в заднем лепестке. Так как антенна Бевереджа излучает вертикально поляризованную волну, следует обратить внимание на вертикальные проводящие предметы.

Очень хороший вариант – установка на крыше дома, когда в главном лепестке диаграммы направленности лежит свободное пространство (рис.29). Именно такая антенна Бевереджа используется с 1989 г. на моей станции UA3ZNW и затем UZ3ZK, RK3ZK.

Если в главном лепестке антенны Бевереджа окажется дом, антенна, и т.д., то следует ожидать TVI в этом доме, перегрузки потребителя этой антенны вашим сигналом или, если эта антенна передающая, то перегрузка будет происходить в вашем приемнике.

Часто на крыше проходят провода радиосети и телефона, которые будут скорей всего параллельны Вашей антенне Бевереджа. Они будут восприниматься как “земля” и в них будут наводиться значительные токи, которые могут привести к помехе многопрограммному вещанию и возможно телефонной связи. Для устранения этого эффекта достаточно проложить экранирующий провод рядом с этими проводами. Во всех случаях, с которыми я сталкивался на столбиках, были свободные “рожки” для его установки. Провод следует заземлить, можно не очень качественно, возле каждой из мачт (рис.30).

Провод должен быть ближе к антенне, чем провода, в которых наводится помеха. В тяжелых случаях может потребоваться установка нескольких таких проводов на расстоянии 20-50 см друг от друга (рис.31). Вы можете на опыте качественно определить, какой силы ток протекает в таком экранирующем проводе. Для этого включите в него лампочку на 6,3В ´ 0,26А или подобную ей, и уже при 100 Вт, подводимых к антенне, Вы увидите как светится лампочка.

Если теперь Вы проложите такой провод с лампочкой за экранирующими проводами, то увидите, что лампочка светится значительно слабее или не светится совсем.

Вообще же антенна Бевереджа является самой неприхотливой антенной. Если смириться с TVI и с наводками на длинные провода, то уже чистое пространство в радиусе около 1-2 метров относительно полотна антенны обеспечит ее работу. Антенна Бевереджа может быть установлена под диполем, рядом со штырем и т.д. Ни одна из соседних антенн не мешает ей, так же, как и антенна Бевереджа оказывает минимальное влияние на другие антенны. Это также следует отнести к ее преимуществам над остальными антеннами, для которых неправильная установка ведет к значительному ухудшению их работоспособности.


11. Грозозащита антенны Бевереджа.

 

Нет более безопасной в грозовом отношении антенны, чем антенна Бевереджа. Полотно ее заземлено с двух сторон, так что даже прямое попадание молнии в нее не приведет к поражению оператора и разрушению радиоаппаратуры. Антенна Бевереджа обычно расположена ниже других проводящих предметов, чем обеспечивается ее дополнительная защита от грозы. Антенна Бевереджа не накапливает статику, что особенно заметно при приеме перед грозой, на нее можно работать даже во время грозы, не опасаясь поражения.

Так как антенна Бевереджа эффективно принимает волны с вертикальной поляризацией (а молния как раз и излучает их), то антенну Бевереджа можно использовать как индикатор грозы. Для этого можно подключить к коаксиалу, идущему от нее, светодиод. При приближении грозы он начнет светиться в такт ударам молнии. Подключение же такого светодиода к другой антенне – диполю или штырю – часто вызывает выход из строя светодиода.

  1. Г.З. Айзенберг. Коротковолновые антенны. М. Радио и связь, 1985.

И.Н.Григоров (RK3ZK).

bscc.ucoz.ru

Антенна Бевереджа

Подробности
Категория: Радиосвязь

    Антенна Бевереджа или, как ее ещё называют, антенна бегущей волны (АБВ), обширно используется в профессиональной радиосвязи. Большинство трансокеанских QSO на 160 метров радиолюбители проводят, используя антенну Бевереджа на прием. В инструкции к радиостанции Р126 указано, что при использовании четвертьволнового штыря дальность связи между двумя однотипными радиостанциями составляет 2 км, при использовании АБВ — 4...5 км. Для радиостанции Р 105 дальность связи при использовании штыревой четвертьволновой антенны составляет 6 км, при использовании АБВ — до 25 км. Надеюсь, эти цифры, неоднократно проверенные военными, убедят противников антенны Бевереджа в том, что в ней реально что-то есть.
Антенна Бевереджа может работать без перестройки во всех любительских диапазонах при минимальных затратах на ее изготовление и не нуждается в настройке при смене диапазонов работы. Эта ее особенность привлекает не только радиолюбителей, но и любителей дальнего приема вещательных станций.


1. ИДЕАЛЬНАЯ АНТЕННА БЕВЕРЕДЖА
Классическая АБВ представляет собой провод, длина которого в несколько раз больше длины волны, на которой работает антенна. Он нагружен на сопротивление, равное ее волновому сопротивлению (Рис. 1). Высота подвеса АБВ составляет от 1 до 5 м в зависимости от диапазона частот, в котором она используется.

Входное сопротивление АБВ приподнято и равно волновому сопротивлению линии, образованной проводом, составляющим полотно антенны, и землей, играющей роль второго провода. Оно составляет 400...600 Ом. При подвешивании АБВ нет необходимости везде соблюдать равную высоту подвеса. На 160 метров результативно работает антенна с высотой подвеса 3...5 м, а на 10-метровом диапазоне — с высотой подвеса не менее 1 м.
Коэффициент усиления АБВ равен: G=Кх(L/l),где G — коэффициент усиления; К — коэффициент, не зависящий от качества изготовления АБВ; L - длина антенны; l - длина волны, на которой работает антенна.
Чем длиннее полотно антенны, тем выше ее коэффициент усиления. Антенна Бевереджа принимает вертикально поляризованную волну, падающую на нее под небольшим утлом. Такие характеристики имеют поверхностная волна, находящейся в пределах видимости, радиостанции и волна дальней радиостанции, отраженная от ионосферы под малым углом.
В горизонтальной плоскости максимум приема лежит в направлении, параллельном полотну антенны. При перпендикулярном падении электромагнитная волна просто ничего не наведет в антенне, а при падении под углом, вследствие сложения наведенных в антенне с разными фазами напряжений, последние будут компенсировать приятель друга.

Д.Н. антенны Бевереджа представляет собой узкий луч в горизонтальной и вертикальной плоскостях, направленный в сторону нагрузки (рис.2). При значительном превышении длины полотна антенны над длиной волны происходит дробление Д.Н. на лепестки. Чем меньше задний лепесток Д.Н., тем лучше согласована антенна с нагрузкой.


2. "ЗЕМЛЯ" АНТЕННЫ ВЕВЕРЕДЖА
Работа реальной АБВ во многом зависит от качества "земли". Лучше всего проложить несколько "земляных" проводов от нагрузки к генератору.

На практике, если предполагают использовать АБВ на передачу, то для эффективной работы прокладывают не менее 3 "земляных" проводов. Один — под полотном антенны, а два других — по краям от него на расстоянии, равном (0,5...1) высоты подвеса полотна антенны (рис.3). Для повышения эффективности работы этих проводов они должны быть или подняты над землей на небольшую высоту (5... 10 см), или защищены от коррозии, если они все же лежат на земле.

При использовании АБВ как приемной антенны можно использовать только один "земляной" провод. Иногда на приемных центрах вместо "земляного" провода используют 10... 30 противовесов длиной приблизительно 0,1 длины антенны, расположенных на конце нагрузки и трансформатора и закопанных на глубину 10 см (рис.4). Однако при этом не экономится провод для противовесов и в некоторых случаях возрастает шум антенны за счет того, что в нее включаются участки земли, которые могут служить источником шума. Обычно конкретный источник шума определить очень трудно. Он может возникать за счет токов, протекающих в земной коре; может быть обусловлен действием промышленных факторов (воздушные ЛЭП, подземные линии электропередач и т.д.).
На приемных радиоцентрах выбирают местности, где таких воздействий нет, а в Вашем случае совершенно может оказаться, что QTH расположен как раз вблизи такого источника шума. Антенна Беве-реджа наиболее подвержена воздействию таких шумовых источников, особенно без "земляного" провода под ней. На передачу такая антенна (рис.4) будет работать неудовлетворительно. Это связано с тем, что в цепь антенны включено сопротивление земли R3, которое в общем случае сравнимо с волновым сопротивлением антенны и существенно снижает ее КПД. При использовании АБВ на прием это можно предположить, так как обычно приемники имеют припас по усилению. Но при работе на передачу КПД является главнейшим показателем антенны.
Не следует терять из виду и о том, что почва может промерзать зимой на значительную глубину. Это существенно снизит и без того малую эффективность антенны Бевереджа (рис.4). Но часто по многим причинам трудно или нецелесообразно использовать "земляной" провод под полотном антенны. В этом случае используют так называемую "лучевую" антенну.


3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В КАЧЕСТВЕ "ЗЕМЛИ" ЧЕТВЕРТЬВОЛНОВЫХ ПРОТИВОВЕСОВ
"Лучевая" антенна, используемая для работы на радиостанциях типа Р105, изображена на рис.5. Она представляет собой провод длиной 1, составляющей приблизительно десяти длин волны, к которому через резистор 400 Ом подключено несколько противовесов длиной в четверть волны. Несколько таких же противовесов подключено и к корпусу радиостанции.

Ток в такой антенне протекает за счет токов смещения в пространстве между противовесами. Ток в почве в этом случае не играет большой роли. Для увеличения КПД нужно стремиться к уменьшению сопротивления системы противовесов. При волновом сопротивлении антенны 400... 600 Ом желательно использовать не менее 2 резонансных противовесов на стороне нагрузки и стороне питания.
При использовании АБВ в разных диапазонах нужно для каждого диапазона использовать не менее 2 резонансных противовесов длиной в четверть волны для каждого из диапазонов. Антенна с четвертьволновыми противовесами отличается от классической АБВ тем, что не имеет непрерывного перекрытия по частоте.


4. НАГРУЗКА АНТЕННЫ БЕВЕРЕДЖА
Примерно от 30 до 50 процентов мощности передатчика рассеивается на нагрузке, поэтому крайне важно, чтобы резистор нагрузки был безиндукционным.
При конструировании передающих антенн Бевереджа можно использовать резисторы типа МЛТ-2, соединенные в параллель. Конструктивно они располагаются кольцом. Для защиты такой нагрузки от атмосферных воздействий ее окрашивают прочным лаком. Желательно исключить прямое попадание на нее дождя, разместив ее под какой-нибудь крышкой. Обычно для антенны Бевереджа используют нагрузку приблизительно 300...600 Ом. Точно установить волновое сопротивление антенны трудно, на практике это можно сделать лишь изменением нагрузки и измерением при этом КСВ антенны.


5. ДЛИНА И КПД АНТЕННЫ БЕВЕРЕДЖА
Выше было указано, что коэффициент усиления АБВ зависит от ее длины, но лучшие результаты получаются, когда длина антенны кратна нечетному количеству длин полуволн. Для успешной работы она должна быть не меньше длины волны, на которой работает передатчик.
Чтобы определить КПД, рассмотрим, где происходят ущерб энергии. Во-первых, в нагрузочном резисторе RH. Во-вторых, чем длиннее антенна, тем больше излучение, интенсивность которого растет с ростом высоты подвеса (Н) АБВ над землей. Таким образом, КПД можно примерно определить по формуле:
КПД = 1 /Rн*L/l*Н/lЗ*К, где L — длина антенны;
l — длина волны; К — коэффициент эффективности.
Для повышения КПД и улучшения направленных свойств АБВ используют их параллельное включение. Располагают их при этом как параллельно, так и последовательно (Рис.6).

КПД антенны Бевереджа длиной в одну волну с высотой подвеса приблизительно 0,005 длины волны не превышает 10 процентов. Увеличение длины антенны до 6 длин волны повышает КПД примерно до 40 процент(ов), потом рост КПД замедляется.


6. ИЗМЕНЕНИЕ Д.Н. АНТЕННЫ БЕВЕРЕДЖА
Одним из первостепенных недостатков АБВ является то, что ее Д.Н. фиксирована. Мною был опробован вариант антенны Бевереджа с двумя трансформаторами (рис.7), который позволяет коммутировать Д.Н. в двух направлениях. При подаче постоянного напряжения по кабелю реле срабатывают и меняют местами точки подключения и питания (использованы реле типа РМУГ). Такая антенна имела КСВ не более 1,8 во всем диапазоне частот от 1,8 до 30 МГц, разница при переключении направления излучения менялась от 1 ...2 баллов на НЧ-до 6 баллов на ВЧ-диапазонах.

Встречаются рекомендации по установке круглой антенны Бевереджа. В этом случае диаграмма направленности такой антенны — круг, но ее коэффициент усиления будет меньше, чем у диполя. При наличии достаточного количества открытой линии или КАТВ можно сделать упрощенное переключение Д.Н. Схема антенны для этого приведена на рис.8. При таком выполнении антенны открытая линия должна быть приподнята над землей. Возрастает затухание антенны и уменьшается ее КПД. Но если антенна используется на прием, такое ее построение совершенно приемлемо. Для переключения направления Д.Н. в этом случае можно использовать более того обыкновенный тумблер.

7. УСТАНОВКА АНТЕННЫ БЕВЕРЕДЖА
Для успешной работы АБВ должна быть правильно установлена относительно посторонних предметов. Конечно, идеальная установка — это когда рядом нет никаких проводящих предметов. Однако на практике такое встречается редко. Следует стремиться к тому, чтобы не было проводящих предметов в главном и, если быть может, в заднем лепестке. Так как АБВ излучает вертикально поляризованную волну, следует обратить чуткость на вертикальные проводящие предметы. Очень хороший вариант — установка на край крыши дома, когда в главном лепестке Д.Н. лежит свободное пространство. Именно такая АБВ используется с 1989 г. на моей станции UZ3ZK. Часто на крыше проходят провода радиосети и телефона, которые могут быть параллельны Вашей АБВ. Они буду т восприниматься как "земля", и в них будут наводиться значительные токи, которые могут привести к помехе многопрограммному вещанию и, быть может, теле-фонной связи. Для устранения этого эффекта довольно проложить "земляной" провод рядом с этими проводами. Во всех случаях, с которыми я сталкивался, на столбиках были свободные "рожки" для его установки. Провод следует заземлить вблизи каждой из мачт. В тяжелых случаях может потребоваться установка нескольких таких проводов на расстоянии 20... 50 см приятель от друга.
Вообще же антенна Бевереджа является одной из самых неприхот- ливых антенн. Чистое пространство в радиусе приблизительно 1 ...2 метров от-носительно полотна антенны обеспечит ее работу. Ни одна из сосед- них антенн не мешает ей, так же как и АБВ оказывает минимальное влияние на другие антенны.
В грозовом отношении АБВ безопасна. Полотно ее заземлено с двух сторон, так что более того прямое попадание молнии в нее не приведет к поражению оператора и разрушению радиоаппаратуры. АБВ обычно расположена ниже других проводящих предметов, что обеспечивает ее дополнительную защиту от грозы. АБВ не накапливает 1 электростатику, и это особенно приметно при приеме перед грозой. На нее можно работать более того во пора грозы. 1
Литература.


1. Г.З.Айзенберг, Коротковолновые антенны, М.: Радио и связь, 1985г.
И.ГРИГОРОВ, 308015, Белгород-15, а/я 68. РЛ 9/93)

Добавить комментарий

radiofanatic.ru

Антенна Бевереджа — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Антенна Бевереджа — Классический и простейший тип антенны бегущей волны (АБВ).

Анимация, показывающая принцип работы антенны Бевереджа

Название

Данное название типа АБВ было дано в честь американского изобретателя Гарольда Бевереджа[en], который в 1921 году получил на неё патент.

За границей принято название нагруженный LW (англ. long wire — длинный провод)[1].

В странах СНГ принято употреблять термин антенна бегущей волны[2].

Также в русской транскрипции встречается название антенна Бевериджа.

Описание

Схема антенны Бевереджа

Основным элементом приёма/излучения электромагнитных колебаний является провод, натянутый параллельно поверхности земли на высоте от 1 до 5 метров и на длину в несколько раз превышающую длину принимаемой/излучаемой волны.

Дальний от радиостанции конец провода соединяется с землёй через резистор с сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии, которое образуется проводниками «антенна — земля».

Коэффициент усиления (коэффициент направленного действия) АБВ равен:

G=KLl,{\displaystyle G=K{\frac {L}{l}},}

где G — коэффициент усиления, К — коэффициент, зависящий от качества изготовления АБВ, L — длина антенны, l — длина волны, на которой работает антенна.

Из формулы видно, что длина полотна антенны прямо пропорциональна коэффициенту усиления.

АБВ принимает электромагнитные колебания от вертикально поляризованной волны, которая падает на неё под небольшим углом. Подобные параметры имеет или поверхностная волна радиостанции, находящейся в пределах радиовидимости, либо волна дальней радиостанции.

Максимальный уровень приёма электромагнитных колебаний лежит в плоскости параллельной полотну антенны. При перпендикулярной направленности электромагнитной волны она не создаст напряжённость в АБВ. А при падении принимаемого сигнала под большим углом, вследствие сложения наведенных в антенне с разными фазами напряжений, последние будут компенсировать друг друга[2].

Разновидности антенны Бевереджа

Для антенны Бевереджа существует несколько разновидностей:

  • Полуромбическая антенна, или V-образная вертикальная антенна. Образуется при подвесе средней точки провода антенны на большой высоте с образованием равнобедренного треугольника (полуромба) в вертикальной плоскости[1][3];
  • λ-образная антенна. Вариант полученный преобразованием V-образной антенны, при которой точка подвеса смещается ближе к радиостанции[3][4];
  • Ромбическая антенна. Образуется из двухпроводной антенны в форме ромба в горизонтальной плоскости.

Применение антенны Бевереджа

Иллюстрация из руководства по обустройству антенны Бевереджа (long wire) для сухопутных войск Армии США. 1995 год

Антенна Бевереджа широко применяется в любительской радиосвязи, причём иногда используется она в вариантах, отличающихся от классической схемы как ненагруженная антенна Бевериджа (то есть низковисящий провод, запитанный с конца без нагрузки на дальнем конце) или антенна Бевериджа, лежащая на земле (англ. Beverage on the ground)[5].

В вооружённых силах многих государств антенна Бевереджа используется для увеличения дальности связи переносных радиостанций в звене взвод — рота и рота — батальон[6].

К примеру, штатная радиостанция командира взвода мотострелковых войск ВС СССР Р-158 при использовании штатной штыревой антенны конструкции Куликова обеспечивает дальности связи до 4 километров. При использовании λ-образной антенны дальность связи возрастает до 10 километров[7].

Штатная радиостанция командира роты мотострелковых войск ВС СССР Р-159 имеет аналогичные показатели при работе со штыревой антенной до 27 километров, с антенной бегущей волны — до 50 километров[8].

Примечания

См. также

Литература

  • Карл Ротхаммель. «Антенны». В 2 томах. ISBN 3-440-07018-2 ISBN 985-6487-15-3. Издательство: «Наш Город». 2001 год.
  • Айзенберг Г. З. «Коротковолновые антенны». Глава 15: «Антенны бегущей волны». С. 312—342. Издательство: «Радио и связь». 536 с. Москва 1985 год.

Ссылки

wikipedia.green

Антенна Бевереджа - 2. Антенны для DX-инга на НЧ диапазонах - Радиолюбительские статьи

Автор:  Игорь Григоров (RK3ZK) 

Антенна Бевереджа или, как ее еще называют, антенна бегущей волны (АБВ) широко используется в профессиональной радиосвязи и в странах бывшего СССР и за рубежом. По некоторым причинам антенна Бевереджа имеет несколько имен, используемых в разных странах, но в этой работе она будет называться АБВ, антенна бегущей волны.

Радиолюбителям нашей страны эта антенна малоизвестна, а те, кто знает о ней, часто строят, и используют неправильно, получая разочаровывающие результаты при ее эксплуатации. Но следует относиться к этой антенне с уважением. Если Вы не смогли ее правильно использовать, нужно проанализировать свои ошибки, и устранить их.

Антенна Бевереджа имеет большие возможности, как на прием, так и на передачу. Большинство трансокеанских QSO на 160 метров радиолюбители проводят, используя антенну Бевереджа на приемном конце. Если мы откроем инструкцию к радиостанции Р126, то узнаем, что при использовании четвертьволнового штыря дальность связи между двумя однотипными радиостанциями составляет 2 км, при использовании АБВ – 4-5 км.

Для радиостанции Р105 дальность связи при использовании штыревой четвертьволновой антенны составляет 6 км, при использова-нии АБВ – до 25 км. Эти радиостанции работают в УКВ (6-4 м) диапазоне. Надеюсь, эти цифры, неоднократно проверенные военными, убедят даже самых закоренелых противников антенны Бевереджа в том, что в ней "действительно что-то есть”.

Только антенна Бевереджа при минимальных затратах на ее изготовление может работать без перестройки во всех любительских диапазонах и абсолютно не нуждаясь в настройке при смене диапазонов работы. Эта ее особенность привлекает не только радиолюбителей, но и любителей дальнего приема вещательных станций.

 

1. Идеальная антенна Бевереджа.

Классическая АБВ представляет собой тонкий провод длиной, большей в несколько раз длины волны, на которой работает антенна, нагруженный на сопротивление, равное волновому (рис.1) сопротивлению линии, образованной проводниками: антенна-земля. Высота подвеса АБВ составляет от 1 до 5 м, в зависимости от диапазона частот, в котором она используется.

Входное сопротивление АБВ высоко, и равно волновому сопротивлению линии, образованной проводом, составляющим полотно антенны и землей, играющей роль второго провода. Рассчитав значение волнового сопротивления проводника диаметром 1-2 мм получим, что уже начиная с высоты около 1 метра и выше (до 5-10 м) его волновое сопротивление составит примерно 400-600 Ом. Это весьма важный результат. Нет необходимости при подвесе АБВ соблюдать всюду равную высоту подвеса. В зависимости от местных условий, при работе в экспедиции, например, она может быть растянута на кустах, деревьях, кольях. Стационарная антенна Бевереджа также может варьировать высотой подвеса.

Следует помнить, что на 160 метров эффективно работает антенна с высотой подвеса 3-5 м, а на 10 метровом диапазоне – с высотой подвеса не менее 1 м.

Из этого можно заключить, что АБВ слабо подвержена низкочастотным составляющим атмосферных помех.

Коэффициент усиления АБВ равен:

G = K ´ ( L/l )

где G - коэффициент усиления,

К - коэффициент, зависящий от качества изготовления АБВ,

L - длина антенны,

l - длина волны, на которой работает антенна.

Из этой формулы понятно, что чем длиннее полотно антенны, тем выше ее коэффициент усиления.

Антенна Бевереджа принимает вертикальную поляризованную волну, падающую на нее под небольшим углом. Такие характеристики имеет или поверхностная волна радиостанции, находящейся в пределах радиовидимости, либо волна дальней радиостанции (рис.2).

Максимум приема лежит в плоскости параллельной полотну антенны. Очевидно, что при перпендикулярном падении электромагнитной волны, она просто ничего не наведет в антенне, а при падении под углом, вследствие сложения наведенных в антенне с разными фазами напряжений, последние будут компенсировать друг друга (рис.3).

Очевидно, что при падении электромагнитной волны под углом к горизонту также будет происходить подобная компенсация сигнала, наведенная этой волной (рис.4).

Если электромагнитная волна будет приходить от направления, противоположного нагрузке, то она будет поглощаться в ней (рис.5). Понятно, что никогда не удастся добиться идеального согласования нагрузки Rн c волновым сопротивлением полотна антенны, и при работе антенны в ней будут стоячие волны. Это значит, что не вся энергия, падающая на антенну с противоположного конца, поглотится в нагрузке, небольшая ее часть отразится на вход приемника.

На основании вышеизложенного можно построить теоретическую диаграмму направленности антенны Бевереджа. Она представляет собой узкий луч в горизонтальной и вертикальной плоскости, направленный в сторону нагрузки и по теории, точное отражение этой же диаграммы направленности, но значительно меньшее по интенсивности направленное в противоположную сторону (рис.6).

При значительном превышении длины полотна антенны над длиной волны, на которой работает антенна, происходит дробление диаграммы направленности на лепестки (рис.7). Подробные диаграммы направленности антенны Бевереджа приведены в Л.1. Чем меньше задний лепесток диаграммы направленности, тем лучше согласована антенна с нагрузкой.

Но работа реальной антенны Бевереджа значительно отличается от идеальной, например, задний лепесток никогда не будет точным отражением переднего из-за неравенства в сопротивлении нагрузки антенны Rн сопротивлению входа приемника (или выхода передатчика), потерь на излучение и потерь в земле. Именно "земля” играет для антенны Бевереджа первостепенную роль.

 

2. "Земля” антенны Бевереджа.

Работа реальной антенны Бевереджа во многом зависит от качества "земли”. Разберем идеальный случай: "земля” бесконечная и проводящая. Начнем с частного случая, когда проводящий участок сосредоточен прямо под полотном антенны и равен ему по физическим размерам. На практике это означает то, что нами проложен провод от нагрузки к генератору, лежащий на плохо проводящей земле (рис.8).

Очевидно, при этом ток в полотне антенны будет почти равен току в "земляном” проводе. Электромагнитное поле будет взаимодействовать в основном только с двумя проводами – верхним и нижним.

Если мы проложим несколько "земляных” проводов, то также очевидно, что ток Ii равен сумме токов In (рис.9). Также очевидно, что максимальный ток будет протекать в противовесе n2, а в остальных противовесах токи будут меньше.

На практике, если рассчитывают использовать антенну Бевереджа на передачу, то для эффективной работы прокладывают не менее 3 противовесов. Один – под полотном антенны, и два других – по краям от него на расстоянии равном от половины высоты подвеса до высоты подвеса полотна антенны (рис.10).

Для эффективной работы этих противовесов они должны быть подняты над землей на небольшую высоту (5-10 см) или, при обеспечении их защиты от коррозии, лежать на земле или их можно закопать на глубину не более 10 см.

При использовании антенны Бевереджа как приемной антенны "земле” не уделяют столь большого внимания. Обычно на приемных центрах используют 10-30 противовесов длиной около 0,1 от длины антенны, закопанных на глубину 10 см на конце нагрузки и трансформатора.

Но при этом не экономится провод для противовесов, более того, его расходуется даже больше, чем было бы, если использовать провод, проложенный под антенной Бевереджа, и в некоторых случаях возрастает шум антенны. Это происходит за счет того, что в нее включаются участки земли, которые могут служить источником шума (рис.11). Обычно трудно определить, что за аномалия является источником шума – это может быть следствием токов, протекающих в земной коре, может быть также обусловлено действием промышленности (воздушные ЛЭП, подземные линии электропередач и т.д.).

Если на приемных радиоцентрах выбирают местности, где таких воздействий нет, то в Вашем случае возможно, QTH находится там, где и расположен такой источник шума. Кстати, такой источник шума иногда бывает настолько интенсивным, что иногда забивает своим белым шумом приемник. В таком месте из-за шумов с трудом принимаются слабые сигналы радиостанции, но отнеся приемник на несколько сот метров в любую из сторон, качество приема во всех диапазонах значительно улучшается из-за снижения уровня шума. Антенна Бевереджа наиболее подвержена воздействию таких шумовых источников, особенно без "земляного” провода под ней.

На передачу такая антенна (рис.11) будет работать неудовлетворительно. Это связано с тем, что в цепь антенны включено сопротивление земли R3 , которое в общем случае сравнимо с волновым сопротивлением антенны. R3 уменьшает КПД антенны. При использовании антенны Бевереджа на прием это не страшно, так как обычно приемники имеют запас по усилению. Понятно, что при работе на передачу КПД является главнейшим показателем антенны. Надо еще знать, что реальное сопротивление "земли” во многих случаях не линейно, т.е. зависит от величины высокочастотного тока, протекающего в ней. Это может вызвать изменение параметров антенны в зависимости от мощности, подводимой к ней. Очевидно, что при SSB сигнале параметры антенны могут меняться в зависимости от его пиков, что может ухудшить работу выходного каскада и вызвать искажение излучаемого антенной SSB сигнала.

Не следует забывать и о том, что почва в России может промерзать зимой на значительную глубину. Это существенно снизит эффективность антенны Бевереджа. Но часто по многим причинам трудно или нецелесообразно использовать "земляной” провод под полотном антенны. В этом случае используют так называемую "лучевую антенну”, которую мы рассмотрим ниже.

 

3. Использование в качестве "земли” четвертьволновых противовесов.

"Лучевая” антенна, используемая для работы на радиостанциях типа Р105, изображена на рис.12. Она представляет собой провод длиной L, где L составляет около десяти длин волны, на которой работает радиостанция, к которой через резистор 400 Ом подключено несколько противовесов длиной в четверть волны. Несколько таких же противовесов подключено и к корпусу радиостанции.

Ток в такой антенне протекает за счет токов смещения в пространстве между противовесами (рис.13). Ток в почве в этом случае не играет большой роли, даже если земля идеальный проводник. В части, описывающей штыревые антенны (п.12) приведены значения сопротивления четвертьволновых противовесов.

Этот параграф верен и для антенны Бевереджа. Тогда можно представить эквивалентную схему, антенны как показано на рис.14. Для увеличения КПД нужно стремиться к уменьшению сопротивления системы противовесов. При волновом сопротивлении антенны 400-600 Ом желательно использовать не менее 2 противовесов на стороне нагрузки и стороне питания.

При использовании антенны Бевереджа в разных диапазонах необходимо для каждого диапазона использовать не менее 2 противовесов длиной в четверть волны (рис.15). Антенна Бевереджа с четвертьволновыми противовесами уже не является классической антенной Бевереджа, но параметры такой антенны совпадают с параметрами антенны Бевереджа.

 

4. Нагрузка антенны Бевереджа.

Примерно от 50 до 30 % мощности передатчика рассеивается в нагрузке. Исходя из этого, нагрузочный резистор должен обеспечивать такую мощность рассеивания. Крайне важно, чтобы он был безиндукционным.

При конструировании передающих антенн Бевереджа я использовал резисторы типа МЛТ-2 большого сопротивления (30-18 кОм), соединенных в параллель. Конструктивно они располагались как в кольцо, так и в линию (рис.16). При таком построении можно использовать только покраску такой нагрузки прочным лаком для защиты от атмосферных воздействий. При попадании на нагрузку влаги, она высохнет при работе антенны на передачу или днем под солнцем и ветром. Желательно исключить прямое попадание дождя на такую нагрузку, т.е. разместить ее под какой-либо крышкой. Обычно для антенны Бевереджа используют нагрузку около 300-600 Ом. Точно установить волновое сопротивление антенны трудно и на практике это можно сделать лишь изменением нагрузки и измерением при этом КСВ антенны.

 

5. Длина антенны Бевереджа.

Выше было сказано, что коэффициент усиления антенны Бевереджа зависит от ее длины, но лучшие результаты получаются, когда длина антенны кратна нечетному количеству длин полуволн:

L= n ´ l /2

где L - длина антенны,

n - целое, нечетное,

l /2 - рабочая длина волны радиостанции.

Для успешной работы длина антенны Бевереджа должна быть не менее длины волны, на которой работает передатчик.

 

6. КПД антенны Бевереджа.

Коэффициент полезного действия определяет эффективность антенны как преобразователя ВЧ энергии передатчика в энергию электромагнитной волны при передаче и, наоборот, ЭМВ в ВЧ-мощность сигнала при приеме.

Рассмотрим КПД передающей антенны. Согласно теории взаимности параметры антенны одинаковы, работает она на прием или на передачу.

Рассмотрим, где происходят потери энергии.

Во-первых, это в Rн (рис.17). происходят потери на активном сопротивлении провода полотна, антенны Ran. Во-вторых, потери происходят в "земляном” проводе под полотном антенны Бевереджа. Чем длиннее антенна, тем интенсивнее излучение. Увеличить интенсивность излучения можно, так же подняв антенну Бевереджа над землей. На основе этого, КПД примерно можно определить по формуле :

КПД = (1/(Rн+Ran+R3)) ´ (L/l ) ´ (H/l 3) ´ K

где Rн – сопротивление нагрузки антенны,

Ran – активное сопротивление антенны,

Rз – активное сопротивление земли,

L – длина антенны,

l – рабочая длина волны антенны,

H – высота антенны,

К – коэффициент эффективности.

Приняв во внимание, что обычно Ran и Rз по сравнению с Rн мало, а Rн равно волновому сопротивлению антенны Rw, то КПД будет равeн:

КПД = (1/Rw) ´ (L/l ) ´ (H/l 3) ´ K

Величина К зависит от многих параметров, в том числе, от длины L и высоты Н. В общем случае, радиолюбителями задача нахождения КПД может быть выполнена лишь качественно.

КПД антенны на рис.13 можно также определить по выведенной здесь формуле.

Для повышения КПД антенны Бевереджа используют параллельное включение полотен. Располагают их при этом как параллельно, так и последовательно (рис.18). Цифрой 1 обозначено согласующее устройство антенны.

При расположении антенн так, как показано на рис.18 происходит и сложение их диаграммы направленности соответственно в горизонтальной (рис.18а) или в вертикальной (рис.18б) плоскости.

Для справки, КПД антенны Бевереджа длиной в одну волну с высотой подвеса около 0,005 длины волны не превышает 10%. Увеличение длины антенны до 6 длин волны повышает КПД примерно до 40%, затем рост КПД замедляется (рис.19).

 

7. Изменение диаграммы направленности антенны Бевереджа.

Одним из главных недостатков антенны Бевереджа является то, что ее диаграмма направленности фиксирована. Некоторые радиолюбители советуют сделать отключаемую нагрузку. Действительно, при отключении нагрузки в антенне установится режим стоячей волны. В этом режиме, как следует из п.1, отраженная волна будет почти равна прямой, и диаграмма направленности антенны примет вид "восьмерки” (рис.20). Однако, при отключении нагрузки, режим работы антенны Бевереджа меняется коренным образом.

Ее сопротивление уже не равно 600 Ом в диапазоне частот от 1,8 до 30 МГц, а может принимать в этом диапазоне частот абсолютно разное значение, от долей Ом до десятков килоом. Естественно, что простой трансформатор 75/600 Ом, используемый для классической антенны Бевереджа, при отключенной нагрузке использоваться не может.

Подбором длины можно найти компромиссный вариант антенны, которая будет работать в кратных любительских диапазонах – 80-40-20-10 м, но при этом эта антенна не будет согласовываться в WARC- диапазонах и на 160 метров.

Отраженная волна, вызванная отключением нагрузки, иногда приводит к возбуждению трансивера, заставляет микрофон и ключ "жечься”. Лучший вариант питания такой антенны – подключение ее непосредственно к П-контуру усилителя мощности, но это не всегда возможно.

Мною был опробован вариант антенны Бевереджа с двумя трансформаторами (рис.21). Работа антенны понятна из рисунка. При подаче постоянного напряжения по кабелю реле срабатывают и переключают нагрузку и питание.

При отключении постоянного напряжения реле возвращаются в свое прежнее положение, и диаграмма направленности меняется на 180° . Я использовал реле типа РМУГ. В качестве нагрузки 75 Ом использовал параллельно включенные резисторы типа МЛТ-2, набранные до этого номинала.

Конструкция трансформатора показана на рис.22. Такая антенна имела КСВ не более 1,8 во всем диапазоне частот от 1,8 до 30 МГц. питалась она через коаксиал 75 Ом.

При переключении направления излучения RS, получаемые мной, отличались от 1-2 баллов на НЧ до 6 баллов на ВЧ диапазонах. Встречаются рекомендации по установке круглой антенны Бевереджа. В этом случае диаграмма направленности такой антенны - круг (рис.28). Она может работать в широком диапазоне частот, но коэффициент усиления ее будет меньше, чем у диполя при работе его на этом же диапазоне. Однако такой вариант антенны Бевереджа можно попробовать, особенно когда есть проблемы с установкой чего-то более сложного.

 

8. Практическое выполнение сторон нагрузки и питания антенны Бевереджа.

Для уменьшения КСВ и устранения влияния земли сторону нагрузки и питания обычно выполняют с помощью плавного перехода (рис.23). При этом L1=L2 и равны n = h, где n равно 1-3. Если такой вариант выполнения антенны затруднен, можно выполнить антенну и по рис.24. При таком выполнении удобно защищать и нагрузку и трансформатор 75/600 Ом, если используется коаксиал для питания.

Очень хорошо работает вариант, показанный на рис.25. Он также очень прост в исполнении. Если возникают трудности с конструктивным выполнением антенны по рис. 23-25, можно выполнить антенну, как показано на рис.26. Нагрузку и питание лучше всего подключить в середине мачт.

Из предложенных четырех вариантов выполнения антенны, вариант на рис.23 наиболее предпочтителен. Здесь наименьшее влияние земли и наилучшее согласование с нагрузкой и питанием. В варианте на рис.24 проявляется большее влияние земли на нагрузку и трансформатор, и возможна утечка ВЧ энергии за счет емкостных токов. Вариант выполнения на рис.25 предпочтительнее, чем на рис.26, хотя оба этих варианта выполнения уступают первым двум.

На практике радиолюбитель может выполнить антенну Бевереджа так, как ему будет удобно. Разница в работе всех этих вариантов невелика, и часто может быть, обнаружена лишь с помощью приборов и методов, которые радиолюбителями не используются и носят лишь чисто теоретический характер.

 

9. Упрощенная антенна с переключаемой диаграммой направленности.

При наличии достаточного количества открытой линии, или КАТВ, или даже двухпроводной линии типа "лапша” можно сделать упрощенное переключение диаграммы направленности "вперед-назад”. Схема антенны для этого приведена на рис.27. Но при таком исполнении антенны возникает ряд проблем, связанных с тем, что открытая линия должна быть приподнята над землей. Возрастает затухание антенны, и уменьшается ее КПД. Но если антенна используется на прием, такое ее построение вполне приемлемо.

Для переключения направления диаграммы направленности в этом случае можно использовать даже обыкновенный тумблер.

 

10. Установка антенны Бевереджа.

Для успешной работы антенна Бевереджа, впрочем, как и антенны других типов, должна быть правильно установлена относительно посторонних предметов. Конечно, идеальная установка – это отсутствие рядом проводящих предметов. Однако на практике такое встречается редко. Во всяком случае, следует стремиться, чтобы не было проводящих предметов в главном и, если возможно, в заднем лепестке. Так как антенна Бевереджа излучает вертикально поляризованную волну, следует обратить внимание на вертикальные проводящие

предметы. Очень хороший вариант – установка на крыше дома, когда в главном лепестке диаграммы направленности лежит свободное пространство (рис.29). Именно такая антенна Бевереджа используется с 1989 г. на моей станции UA3ZNW и затем UZ3ZK, RK3ZK.

Если в главном лепестке антенны Бевереджа окажется дом, антенна, и т.д., то следует ожидать TVI в этом доме, перегрузки потребителя этой антенны вашим сигналом или, если эта антенна передающая, то перегрузка будет происходить в вашем приемнике.

Часто на крыше проходят провода радиосети и телефона, которые будут скорей всего параллельны Вашей антенне Бевереджа. Они будут восприниматься как "земля” и в них будут наводиться значительные токи, которые могут привести к помехе многопрограммному вещанию и возможно телефонной связи. Для устранения этого эффекта достаточно проложить экранирующий провод рядом с этими проводами. Во всех случаях, с которыми я сталкивался на столбиках, были свободные "рожки” для его установки. Провод следует заземлить, можно не очень качественно, возле каждой из мачт (рис.30).

Провод должен быть ближе к антенне, чем провода, в которых наводится помеха. В тяжелых случаях может потребоваться установка нескольких таких проводов на расстоянии 20-50 см друг от друга (рис.31). Вы можете на опыте качественно определить, какой силы ток протекает в таком экранирующем проводе. Для этого включите в него лампочку на 6,3В ´ 0,26А или подобную ей, и уже при 100 Вт, подводимых к антенне, Вы увидите как светится лампочка.

Если теперь Вы проложите такой провод с лампочкой за экранирующими проводами, то увидите, что лампочка светится значительно слабее или не светится совсем.

Вообще же антенна Бевереджа является самой неприхотливой антенной. Если смириться с TVI и с наводками на длинные провода, то уже чистое пространство в радиусе около 1-2 метров относительно полотна антенны обеспечит ее работу. Антенна Бевереджа может быть установлена под диполем, рядом со штырем и т.д. Ни одна из соседних антенн не мешает ей, так же, как и антенна Бевереджа оказывает минимальное влияние на другие антенны. Это также следует отнести к ее преимуществам над остальными антеннами, для которых неправильная установка ведет к значительному ухудшению их работоспособности.


11. Грозозащита антенны Бевереджа.

Нет более безопасной в грозовом отношении антенны, чем антенна Бевереджа. Полотно ее заземлено с двух сторон, так что даже прямое попадание молнии в нее не приведет к поражению оператора и разрушению радиоаппаратуры. Антенна Бевереджа обычно расположена ниже других проводящих предметов, чем обеспечивается ее дополнительная защита от грозы. Антенна Бевереджа не накапливает статику, что особенно заметно при приеме перед грозой, на нее можно работать даже во время грозы, не опасаясь поражения.

Так как антенна Бевереджа эффективно принимает волны с вертикальной поляризацией (а молния как раз и излучает их), то антенну Бевереджа можно использовать как индикатор грозы. Для этого можно подключить к коаксиалу, идущему от нее, светодиод. При приближении грозы он начнет светиться в такт ударам молнии. Подключение же такого светодиода к другой антенне – диполю или штырю – часто вызывает выход из строя светодиода.

Литература: Г.З. Айзенберг. Коротковолновые антенны. М. Радио и связь, 1985.

ux3mz.ucoz.ua

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о