Согласование антенны треугольник с кабелем 75ом: Настройка и согласование антенно-фидерных устройств

Содержание

Антенна дельта кв на 20 метровый диапазон. Питание антенны вертикальная Delta Loop

Замкнутые проволочные антенны на КВ широко применяются радиолюбителями всех стран и национальностей. Это связано с их неоспоримыми достоинствами (которые вы несомненно знаете раз читаете эту статью, а если нет то легко найдете их на просторах паутины). Я же хотел поведать свою историю создания антенны Delta Loop, т.к. столкнулся с некоторыми трудностями при ее построении и считаю, что мой опыт может кому-нибудь пригодится.
Сделать антенну Delta Loop своими руками не сложно, как говорил один знакомый, это займет полчаса с двумя перекурами по 15 минут. Начнем с того, что определим диапазоны работы и место подвеса антенны. В мое случае необходим был диапазон 80 м. (3,5 мГц) и соответственно периметр антенны должен быть порядка 80 м. Подвес рассматривался только с балкона (спасибо соседям, живущим на последних этажах — излучение и все такое) под балконом имеется одноэтажное здание на крыше которого можно закрепить два нижних угла антенны.

Треугольник как токовой не получался, поэтому правильнее назвать мою антенну «многодиапазонный неправильный параллелепипед».
Ну, начнем подбор материалов. Нам понадобится: 43 метров полевки (двойной), два ВЧ разъема (папа и мама), два ферритовых кольца 300-500 НН, капроновая веревка, 2 клемника и наконец распаичная коробка. Из колечек делаем симметрирующее устройство, а полевку разматываем в 2 бухты одинарного провода рис. 2

Рис. 1

Рис. 2

Полевку соединяем в один длинный провод (так чтобы не запуталась при размотке) как написано в как соединять полевку . А симметрирующее устройство и кейсовую часть разъема устанавливаем в распаичной коробке как показано на рис. 3.

Рис. 3
Ну собственно подготовка закончена, теперь приступаем ко второй стадии установка антенны. Растягиваем наши 86 м. (43 м+43 м) полевки таким образом, чтобы формой вся конструкция максимально напоминала равносторонний треугольник (у меня получилось не очень). Растягиваем это дело при помощи простой капроновой веревки (можно конечно применять изоляторы разного рода, но я просто привязывал веревку к полевке).

Примерная схема моей «растяжки» на рис. 4

Рис. 4
Закрепляем на стене дома распаичную коробку с симитрирующим трансформатором в месте запитки антенны Рис. 5. Я запитывал антенну через один из верхний углов параллелепипеда.

Рис. 5

Ну собственно теперь третья стадия настройка. Настраиваем антенну путем уменьшения общего периметра антенны. Я настраивал при помощи измерителя АЧХ х1-47 и направленного ответвителя (спасибо Володе «Обручу»). Но можно изготовить простейший измеритель напряженности поля и настраивать по максимальному наводимому току на измерительной антенне. Процесс такой настройки описан в стать как настроить антенну без сложных измерительных приборов. А сейчас вернемся к результатам настройки. В общем то считаю достаточным просто предоставить Вам получившиеся графики. Смотрим рис 6 и рис. 7.

Рис. 6

Рис. 7

Вот такая конструкция у меня получилась. Работой антенны доволен, различий с Delta Loop правильной формы пока не заметил (была пока с соседями не поругался). В общем удачной Вам постройки и дальних QSO.
RK3DBU 73!

Category: Радио ← Симметрирующий трансформатор сопротивления на ферритовых кольцах (Balun) Как соединять полевку →

9 thoughts on “Delta Loop (или антенна треугольник или простая многодиапазонная антенна или Антенна КВ Дельта) ”

Юрий,UB6AFC
Мучаюсь с аналогичной антеной,вот уже почти год.Конечно не каждый день,но если посчитать,-то месяца два из года.Начитался в интернете о отличных результатах работы Дельты 80м диапазона.Бьюсь с ней и так и сяк,но достичь желаемого КСВ,так и не могу.Выполнил из толстого полевика П-268 в одну жилу.Провод крепкий,легкий и сравнительно дешевый.Но я первоначально неучел его коэффицыэнт укорочения!Ведь он имеет отличное от меди сопротивление!Да и изоляцыя помоему вносит кое какие коррективы.Построил равносторонний треугольник в частном секторе мачта одна -15м.Угол получился примерно 45,как и было рекомендовано.Кабель 28метров,РК-50 Подольский 10мм по наруже,потом по ходу урезал до 27м20см.
Полевик с имеющихся 86м,укоротился на 79м50см.Резонанс получил на 3,680Мгц.КСВ 1,8 сопротивление 86ом.Соорудил четвертьволновый трансформатор из кабеля 75ом длиной 13,90м.Резонанс 3,730 КСВ-1,56 сопротивление 51ом,реактивка+ 32.И что делать дальше?Не знаю.Отвечают,слышу вроде неплохо,по хорошему прохождению!Может кто поможет?Кто то уже прошел такое?Буду очень признателен.Юрий,UB6AFC/73!!!
RK3DBU Post author
Приветствую UB6AFC!
Многие всю жизнь мучаются с антенной и не получают желаемого результата, так что год это цветочки 🙂
По мне, так описанный Вами результат вполне неплох, КСВ 1.8 для многодиапазонной КВ антенны это норм.
Как следующий шаг, я бы попробовал заменить четверть волновой трансформатор на симметрирующий на ферритовых колечках, мне такое решение понравилось больше!
Удачи Вам!
Кулдыбек
Антенну вертикальный Delta loop лучше запитывать с нижнего угла используя 1/4 волновую двухпроводную линию как советует EW8AU. При этом проще согласовать с кабелем РК-50 или РК-75 любой длины. Поляризация вертикальная,также присутствует излучение в горизонтальной плоскости. Первоначально антенну надо настроить на частоту резонанса с помощью линии (кабеля РК-50/75)кратной полволны с Ку. А потом только включать двухпроводную линию.Точку включения кабеля искать передвигая кабель по двухпроводной линии по КСВ-минимум.При таком соглосовании очень легко добиться КСВ-1.Это проще чем использовать всякие трансформаторы или искать где же находиться R.вх. антенны под R.кабеля питания.Проверено на практике. Антенна прекрасно работает.Всем удачи и 73! БЕК. UN7TX.
Кулдыбек
Всем добрый день.Простой вариант согласование однодиапазонной вертикальной антенны Delta loop предложил EW8AU с помощью двухпроводной четвертволновой лилии.При этом не надо искать где же находиться R.вх.антенны,чтобы подогнать под сопротивление кабеля.Первоначально надо настроить антенну на нужную частоту,а потом включить двухпроводную линию и искать точку согласования с кабелем передвигая кабель по линии. Простой способ соглосования и всегда можно добиться точного соглосования антенны с кабелем РК-50 или РК-75. Запитка антенны с нижнего угла.Не надо морочить голову всякими трансформаторами и т.д. Высота подвеса антенны не играет роли так как соглосование можно подкорректировать.Работает с вертикальной поляризацией,также имеет небольшое излучение с горизонтальной поляризацией.Проверено на практике.Всем удачи.73! БЕК.UN7TX

При очередной реорганизации антенного хозяйства решил использовать «дельту» 80-метрового диапазона для работы в эфире на нескольких диапазонах. Однако проверка показала, что это далеко не лучшее решение. Так, например, в 40-метровом диапазоне резонанс антенны был на частоте около 7200 кГц, а в 20-метровом – около 14500 кГц. Пришлось несколько поменять планы и рассмотреть возможность использования данной антенны хотя бы в двух диапазонах. Суть идеи не нова: следует применить в антенне удлиняющие катушки, установив их так, чтобы они оказались вблизи пучности тока для одного диапазона и вблизи пучности напряжения для другого.

Расчетная точка установки катушек – на расстоянии около 21 м от точки питания антенны. Однако я использовал имеющиеся в моем распоряжении катушки по 3,5 мкГн от фильтров-пробок прежней антенны, поэтому точки установки катушек пришлось немного сместить. Диаметр катушек – 5 см, число витков – 9, длина намотки – 5 см, диаметр провода – 2,0 мм.

Последовательность настройки двухдиапазонной антенны заключается в следующем. Сначала изменением длины вибратора антенна настраивается на необходимую резонансную частоту в 80-метровом диапазоне. При проведении этой операции следует стремиться к тому, чтобы отрезки полотна до катушек имели одинаковую длину. Затем настраиваем антенну в 40-метровом диапазоне изменением индуктивности катушек. Если после этого произойдет смещение резонансной частоты в диапазоне 80 м, то указанные операции придется повторить.

В авторском варианте настройка проводилась всего лишь раз. Резонансная частота в диапазоне 80 м – 3565 кГц (любители SSB могут, конечно же, настроить антенну «повыше», в SSB-участок). На частоте 3500 кГц КСВ составил 1,3; в середине диапазона -1,0; на частоте 3700 кГц – 1,5. Резонансная частота в 40-метровом диапазоне – 7040 кГц, в полосе частот 7000 – 7100 кГц КСВ=1,0.

Таким же образом можно настроить антенну в диапазонах 80 и 20 м, или 80 и 10 м, или 40 и 20 м, или 40 и 10 м, или 20 и 10 м.

Волновое сопротивление применяемого кабеля – 75 Ом. Антенна настраивалась с помощью КСВ-метра, однако проверка антенноскопом, показала практическое совпадение точек резонанса.

Применение симметрирования я посчитал необязательным, ввиду того что ненаправленная антенна излучает во все стороны, и по этой причине дополнительное симметрирование практически ничего не дает (при условии хорошего КСВ).

Высота подвеса антенны составляет 20 м в точке питания, а остальные 2 угла находятся на высоте примерно 7 м.

Необходимо заметить, что в авторском варианте внутри «треугольника» расположена «beam»-антенна, и указанные выше характеристики «треугольника» получаются в том случае, когда у «beam»-антенны отсоединяется один провод. В противном случае полоса пропускания «треугольника» уменьшается, и приходится использовать согласующее устройство.

Моя «beam» антенна – это модернизированный вариант G4ZU. Диаграмма направленности переключается в четырех направлениях, однако для этого используются лишь 2 реле. Применяется активное питание с помощью коаксиального кабеля и воздушной линии.

При желании все же можно использовать «дельту» на нескольких диапазонах. Но как? Ведь даже подключение антенны через настроенную линию передачи не решает всех проблем. Так, например, выяснилось, что настроенная линия передачи для 80-метрового диапазона не может быть использована в диапазоне 40 м и, тем более, на «двадцатке». Вот пример реального измерения резонансов конкретного отрезка кабеля по диапазонам: 1815, 3654, 7297 и 14756 кГц. Как видим, резонансы в любительских диапазонах совершенно однозначно «уходят вверх». Происходит это, очевидно, по той же причине, что и уход резонансов по диапазонам при использовании одного полотна антенны на нескольких диапазонах.

Четко представлять задачу – уже полдела. Выйти из создавшегося положения можно, например, таким образом: между согласующим устройством и настроенной линией передачи следует установить экранированную коробку (рис. ниже)

с переключателем для подключения дополнительных отрезков кабеля (рис. ниже)

Экранированную коробку соединяем с оплеткой кабеля только в одном месте – либо на входе, либо на выходе устройства. На высокочастотных диапазонах можно при необходимости исключить полуволновый повторитель низкочастотного диапазона и подключать подобранные отрезки кабеля для достижения резонанса.

Необходимо заметить, что настраивать линию передачи следует вместе с переключателем дополнительных отрезков, потому что внутренняя распайка проводов имеет свою реактивность.

При работе в эфире я использую простое, но оригинальное согласующее устройство (рис. ниже).

Фактически это дополнительный перестраиваемый П-контур. Для выбора требуемой индуктивности катушки используются тумблеры типа МТС-1, рассчитанные на максимальный ток 6 А, которые надежно выдерживают мощность 250 Вт, подаваемую на согласующее устройство. Способ включения понятен из рисунка. Оригинальность конструкции состоит в том, что, комбинируя включение тумблеров, можно получить любое количество витков и, соответственно, любую требуемую индуктивность. Так, включив тумблер SA1 (в исходном положении ис
пользуются нормально замкнутые контакты), получаем 1 виток, тумблер SA2 – 2 витка, тумблеры SA1 и SA2 – 3 витка, тумблер SA3 – 4 витка, тумблеры SA3 и SA1 – 5 витков и т.д. Таким образом, легко получаем 31 позицию переключений, что трудно достижимо с многопозиционным переключателем (во всяком случае, лично я не держал в руках переключателя больше чем на 11 положений). Налицо и другое преимущество «тумблерного вариометра»: каждый из тумблеров замыкает не всю катушку, а только часть ее витков. По-видимому, благодаря этому маленькие изящные тумблеры выдержат и большую мощность. И еще: «повитковое» переключение позволяет получать КСВ = 1,0 на всех диапазонах.

Катушка индуктивности намотана проводом 01,5 мм с шагом 1,5 мм (первоначально наматывалась в два провода) на каркасе 06 см и содержит 31 виток.
Данное согласующее устройство настраивается вплоть до 20-метрового диапазона (в катушке используется 1 виток), однако при работе на других, более высокочастотных, диапазонах целесообразно повысить добротность катушки, образованной первыми витками. Например, выполнить первые 3 – 5 витков из трубки сечением 5-6 мм. При затруднениях с поиском трубки можно пойти другим путем – намотать эти 3 – 5 витков несколькими сложенными вместе проводами. Так, например, длина окружности 6-миллиметровой трубки (высокочастотный ток, как известно, течет в тонком поверхностном слое проводника) составляет 18,84 мм, а общая сложенная длина окружности 4-х сложенных вместе 1,5-миллиметровых проводов – также 18,84 мм! Получается прекрасный аналог плоской шины, которую еще надо поискать.

Конденсаторы переменной емкости – «обыкновенные», 2×495 пФ (от ламповых радиоприемников), потому что предполагается использовать СУ при преобразовании сопротивлений не более чем в 4 раза. Согласующее устройство настраивается только один раз. На первоначальном этапе настройки, если нет уверенности в надежной работе выходного каскада при возможном высоком КСВ, следует подавать на согласующее устройство небольшую мощность. Позже можно будет настраиваться при полной мощности. У меня получились следующие данные катушки: в диапазоне 20 м – используется 1 виток, в диапазоне 40 м – 3 витка, в диапазоне 80 м – 6 витков, в диапазоне 160 м – 10 витков, т.е. используются первые 4 тумблера. Сначала роторы конденсаторов переменной емкости устанавливают в среднее положение, а затем подстраиваются до достижения КСВ=1,0. Эти данные справедливы для нагрузки 75 Ом, и они будут отличаться для нагрузки, имеющей другое сопротивление.

В дальнейшем при работе в эфире используется составленная таблица положений по диапазонам (при необходимости – в нескольких точках конкретного диапазона). После этого «манипуляции» с согласующим устройством превращаются в приятное занятие.

Обращаю внимание радиолюбителей, которые раньше не использовали согласующее устрой- ctbq, на то, что перед его настройкой необходимо установить ручки настройки используемого усилителя мощности в положение, соответствующее нагрузке с КСВ равным 1,0.

Я использую это согласующее устройство всегда – даже тогда, когда входное сопротивление антенны составляет 75 Ом. Данное согласующее устройство фактически является ФНЧ и дополнительно ослабляет внеполосные излучения передатчика.

Относится к петлевым (рамочным) антеннам, также как и квадраты. Периметр антенны примерно равен длине волны. Применяется на всех КВ диапазонах. Конструкции в основном отличаются подвесом антенны и точкой питания. Эффективность антенны напрямую зависит от площади (идеальна окружность, но её сложно выполнить), поэтому равнобедренный треугольник будет предпочтителен. Тем не менее, допускается любая форма антенны в зависимости от конкретных условий.

На низкочастотных диапазонах в основном используют “ленивые дельты” (т.е. подвешенные почти горизонтально), а на высокочастотных диапазонах в основном применяют вертикальные или наклонные «дельты». Низкочастотные «дельты» работают на кратных диапазонах за счет возбуждения на гармониках. В тоже время, основное излучение горизонтальных “дельт” на “основной” нижней частоте направленно вверх, что не слишком благоприятствует DX. Но на высших гармониках лепестки диаграммы прижимаются к земле.

Однако свойства «дельты» сильно зависят от конкретного размещения и конструкции (особенно низкочастотные), поэтому имеют много противоречивых отзывов.

Вертикальные дельты

Наилучшим для DX местом питания дельты является нижний угол. Однако при низком расположении антенны углом вверх, питание лучше осуществлять через боковые углы. В этом случае больше излучение с вертикальной поляризацией.

Вертикальная дельта выгодно отличается от диполя и GP. По сравнению с диполем при одинаковой высоте у вертикальной дельты большая часть излучения идет под низким углом к горизонту. По сравнению с “вертикалами” дельта проще в изготовлении, т.к. не требуется сложная система противовесов.

Входное сопротивление антенны зависит от точки питания и колеблется в пределах 60-300 Ом. При высоком входном сопротивлении питание осуществляется через согласующий трансформатор. Питание однодиапазонных антенны можно осуществлять через четвертьволновый трансформатор (Q-согласование), между антенной и 50-омным кабелем включают четвертьволновый отрезок 75-омного кабеля.

Горизонтальные дельты

Фактически, это квадратная , превращенная в треугольник. За экономию оттяжки приходиться платить меньшей эффективностью, т.к. площадь антенны меньше.

Горизонтальная (ленивая) дельта на 80 м достаточно популярная . Её часто устанавливают между многоэтажными домами. На 80 м диаграмма направленности представляет собой горошину, т.е. основное излучение направлено вверх. Такую антенну можно возбуждать на четных гармониках, т.е. 40, 20 и 10 м. Причем с увеличением частоты лепестки диаграммы направленности прижимаются к земле.

Одной из главных проблем при настройке такой антенны становится выбор точки питания и согласование с фидером. Чаще всего, в качестве согласующего устройства применяют широкополосный трансформатор. Однако следует учесть, что входное сопротивление дельты сильно зависит как от точки питания, так и от расположения в пространстве.

Опрос работающих в эфире радиолюбителей, какие антенны они используют показал, что достаточно высокий процент использует антенну типа Delta Loop ,или «треугольник на 80 метров» по нашему. Меня заинтересовало, откуда такая народная любовь к этой антенне и решил сам изготовить и апробировать её уже с применением эффективных измерительных приборов ZVL и Hewllett Packard . Между двумя промышленными зданиями была размещена проволочная рамка треугольной формы с периметром 85 метров. Старались расположить её так, чтобы стороны не проходили параллельно стенам здания. Питание производилось в углу треугольника. Для начала было измерено входное сопротивление антенны во всём диапазоне. Вот что мы получили:

Как мы видим из численных значений, средним сопротивлением для всех диапазонов можно считать 240-300 Ом. Поэтому был изготовлен балун с коэффициентом трансформации 1:6. У реально изготовленного экземпляра получилась трансформация 1:5.На диаграмме Смита мы видим импеданс на выходе балуна трансформированного сопротивления 300 Ом.

Её можно было бы и подправить, но решил, что и это не плохо, так как разброс сопротивлений самой антенны и так велик. После подключения балуна к антенне можно было наблюдать следующий график КСВ:

Таким образом имеем КСВ в диапазоне:

80 метров -1,3-1,5
40 метров 1,4-1,7
20метров-1,2-1,3
17метров-1,9-2
15метров- 1,9
12 метров-1,4-1,5
10метров-1,1-2
по всему диапазону 28-28,7 МГц

К сожалению, не все минимумы КСВ попадают чётко в любительские диапазоны, но даже при таких значениях эту антенну можно считать весьма универсальной и высокоэффективной благодаря полным размерам.

Разумеется, в эфире она себя зарекомендовала с хорошей стороны.

Russian Hamradio – Согласование антенно-фидерных устройств.

Главная

Построив антенну по взятому откуда-нибудь описанию, радиолюбители чаще всего налаживают ее с помощью КСВ-метра, либо вообще полагаются на случай и не производят никаких измерений. Поэтому во многих случаях можно услышать отрицательные отзывы о неплохих антеннах или, что для повседневных связей им недостаточно разрешенной мощности.
Попытаюсь в краткой форме сделать обзор простых способов согласования и измерений в АФС (антенно-фидерных системах) в виде путеводителя по книгам:
[1] – К. Ротхаммель “Антенны”, М. “Энергия”, 1979 г. 3-е издание;
[2] — З. Беньковский, Э. Липинский, “Любительские антенны коротких и ультракоротких “, М.”Радио и связь” 1983 г.
Далее по тексту будут приводиться ссылки по указанным номерам книг и будут даны некоторые практические советы. Почему нельзя серьезно относиться к наладке вновь созданных антенно-фидерных систем с помощью КСВ-метра?
КСВ-метр показывает отношение (Uпрям + Uoтp) к (Unpям – Uoтp), иными словами, во сколько раз отличается импеданс антенно-фидерного факта от волнового сопротивления прибора, например, выход передатчика. По показаниям КСВ-метра нельзя понять, что значит КСВ =3 при сопротивлении выходного каскада 50 Ом. Волновое сопротивление антенно-фидерного тракта в этом случае может быть чисто активным на частоте резонанса и может быть равным 150 Ом или 17 Ом, причем и то и другое равновероятно. На нерезонансной частоте сопротивление будет содержать активную и реактивную составляющие емкостную или индуктивную в разных соотношениях и совершенно непонятно, что надо делать — компенсировать реактивность, или согласовывать волновое сопротивление.
Для точного согласования АФУ необходимо знать: реальную резонансную частоту антенны:
сопротивление антенны;
волновое сопротивление фидера;
выходное сопротивление приемопередатчика.
Целью согласования антенны является выполнение двух условий — добиться отсутствия реактивной составляющей в сопротивлении антенны на используемой частоте и добиться равенства волнового сопротивления антенны и приемопередающей аппаратуры.
Если эти условия выполняются в месте запитки антенны (точка соединения-антенны с фидером), то фидер работает в режиме бегущей волны. Если выполнить условия согласования в месте соединения фидера с приемопередатчиком, а сопротивление антенны отличается от волнового сопротивления фидера, то фидер работает в режиме стоячей волны. Однако работа фидера в режиме стоячей волны может повлечь за собой искажение диаграммы направленности в направленных антеннах (за счет вредного излучения фидера) и в некоторых случаях может привести к помехам окружающим.
Кроме того, если антенна используется на прием, то на оплетку фидера будут приниматься нежелательные излучения, например, помехи от вашего компьютера. Поэтому предпочтительнее использовать питание антенны по фидеру в режиме бегущей волны. До того как поделиться практическим опытом согласования антенн, несколько слов об основных способах измерений.
Измерение резонансной частоты антенны
Наиболее простой способ измерения резонансной частоты антенны с помощью гетеродинного индикатора резонанса (ГИР). Но в многоэлементных антеннах проводить измерения ГИРом бывает затруднительно или совсем невозможно из-за взаимного влияния элементов антенны, каждый из которых может иметь свою собственную резонансную частоту. Лучше пользоваться другим способом.

Проведение измерений с помощью измерительной антенны и контрольного приемника.
К измеряемой антенне подключается ВЧ-генератор, а на расстоянии 10…20 X от измеряемой антенны устанавливается контрольный приемник с антенной, которая на этих частотах не имеет резонансов — короче VI0. Генератор перестраивается в выбранном участке диапазона и с помощью S-метра контрольного приемника измеряется напряженность поля, Затем строится зависимость напряженности поля от частоты. Максимум соответствует частоте резонанса. Для многоэлементных антенн измерительный приемник располагается в главном лепестке диаграммы направленности измеряемой антенны.
Одним из вариантов является использование передатчика, мощностью в несколько Ватт, в качестве ВЧ-генератора, и простого измерителя напряженности поля (см. 14рис. 14-20). Необходимо учитывать, что при подобных измерениях вы можете создавать помехи окружающим.

Практический совет — при измерениях в диапазоне 144 – 430 МГц не держите в руках измеритель напряженности поля с тем, чтобы ослабить влияние тела на показания прибора. Закрепите прибор над полом на высоте 1-2 метра на диэлектрической подставке, например, дерево или стул и снимайте показания, находясь на расстоянии 2 … 4 метра, не попадая в зону между прибором и измеряемой антенной

Измерение с помощью генератора и антенноскопа.
Этот способ (см. [1] рис 14-16) применим в основном на НF и не дает точных результатов, но позволяет попутно оценивать и сопротивление антенны. Суть измерений заключается в следующем. Известно, что антенноскоп позволяет измерять полное сопротивление (активное + реактивное). Как правило, антенны запитывают в пучности тока (минимум входного сопротивления).
На частоте резонанса отсутствует реактивность, поэтому на резонансной частоте антенноскоп будет показывать минимальное сопротивление, а на всех остальных частотах чаще всего оно будет больше. Отсюда и последовательность измерений, перестраивая генератор, измеряют входное сопротивление антенны. Минимум сопротивления соответствует резонансной чистоте.
Антенноскоп необходимо подключать прямо к точке питания антенны, а не через кабель!

Практическое наблюдение.
Если рядом с вами находится мощный источник радиоизлучения (теле или радиостанция), из-за наводок антенноскоп никогда не будет балансироваться “в ноль” и производить измерения становится практически невозможно.
Очень удобно определять резонансную частоту вибраторов с помощью измерителя АЧХ. Подключив выход измерителя АЧХ и детекторную головку к антенне, определяют частоты, на которых видны провалы в АЧХ. На этих частотах антенна резонирует и происходит отбор энергии с выхода прибора, что хорошо видно на экране прибора. Для измерений подходят практически любые измерители АЧХ (X1-47, X1-50, X1-42, СК4-59).Вариант измерений с помощью анализатора спектра (СК4-60) в режиме с длительным послесвечением и внешнего генератора.
В качестве внешнего генератора можно использовать генератор гармоник на HF с шагом 10 кГц, на 144 МГц с шагом 100 кГц, на 430 МГц с шагом 1 МГц. На частотах до 160 МГц наиболее равномерный спектр с высокой интенсивностью гармоник дает схема генератора гармоник на интегральной микросхеме К155ИЕ1. В диапазоне 430 МГц достаточный уровень гармоник можно получить в схеме с накопительным диодом 2А609Б (см. схема калибратора 50 МГц из СК4-60).
Измерение сопротивление в АФУ
Самый простой и доступный по цене серийно выпускаемый прибор для измерений активного сопротивления и фазы сигнала, а значит и реактивной составляющей — это измерительный мост. Существует несколько модификаций измерительных мостов для использования с 50 и 75 омным трактом на различные диапазоны частот до 1000 МГц — Р2 33 … Р2-35.
В радиолюбительской практике чаще всего используют более простой вариант измерительного моста, предназначенного для измерений полного сопротивления (антенноскоп). Конструкция его, в отличие от мостов Р2-33(35) очень проста и легко повторяется в домашних условиях (см. [1] стр.308-309).
Полезно помнить некоторые замечания, касающиеся сопротивлений в АФС Длинная линия с волновым сопротивлением Zтp и с электрической длиной l /4, 3l /4 и т. д. трансформирует сопротивление, которое можно рассчитать по формуле
Zтp = Ö (Zвx Zвых) , (либо по рис. 2.39 [2]
В частном случае, если один конец отрезка λ/4 разомкнуть, то бесконечное сопротивление на этом конце отрезка трансформируется в ноль на противоположном конце, иначе, короткое замыкание. Подобные устройства также используют для трансформации больших сопротивлений в малые.
Внимание
! Эти виды трансформаторы эффективно работают только в узком частотном диапазоне, ограниченном долями процентное от рабочей частоты.
Длинная линия с электрической длиной кратной λ/2 вне зависимости от волнового сопротивления этой линии трансформирует входное сопротивление в выходное с отношением 1:1 и их используют для передачи сопротивлений на необходимое расстояние без трансформации сопротивлений, либо для переворачивания фазы на 180 град. В отличие от ХУ4 линий, линии Х/2 обладают большей широкополосностью.
Если антенна короче, чем вам необходимо, то на рабочей частоте сопротивление антенны имеет реактивную составляющую емкостного характера. В случае, когда антенна длиннее, на рабочей частоте антенна имеет реактивность индуктивного характера. Разумеется, на рабочей частоте нежелательную реактивность можно компенсировать введением дополнительной реактивности противоположного знака. Например, если антенна длиннее, чем это необходимо, индуктивную составляющую можно компенсировать включением последовательно с питанием антенны емкости. Значение необходимого конденсатора можно рассчитать для нужной частоты, зная значение индуктивной составляющей (см. рис 2.38/2J), или его надо подобрать экспериментально.
Введение пассивных дополнительных элементов обычно понижает входное сопротивление антенны, например, для “квадрата” с ПО 120 Ом до 45 -75 Ом. Ниже приводятся теоретические значения наиболее часто встречающихся вибраторов (вибраторы находятся в свободном от окружающих предметов пространстве), антенн и фидеров:
полуволновый вибратор с запиткой в пучности тока (в середине) — 70 Ом, при расстройке на +/-2% реактивное сопротивление iX изменяется практически линейно от -25 до +25 с нулем на частоте резонанса;
полуволновый вибратор с запиткой с помощью Т-образной схемы согласования—120 Ом;
петлевой вибратор с одинаковыми диаметрами всех проводников 240. ..280 Ом, при расстройке +/- 1% реактивного сопротивления нет, но при расстройках более 2% реактивное сопротивление iX резко возрастает до +/-50 и более (см. рис 2.93 [21):
петлевой вибратор с различными диаметрами проводников (см. таб. 1.15 [1] или рис. 2.90 [2]) — до 840 Ом;
двойной петлевой вибратор с одинаковыми диаметрами всех проводников— 540 …630 Ом;
двойной петлевой вибратор с различными диаметрами проводников (см. таб. 1.16 [1] или рис 2.91[2]) —до 1500 Ом;
четвертьволновый вертикальный вибратор с противовесами под углом 135 град по отношению к вибратору — 50 Ом;
четвертьволновый вертикальный вибратор с противовесами под углом 90 град по отношению к вибратору — 30 Ом;
вибратор в виде квадрата длиной лямбда — 110…120 Ом;
вибратор в виде квадрата длиной 21 (два витка) — 280 Ом;
вибратор в виде треугольника (дельта) — 120 … 130 Ом;
lnverded-V с углом раскрыва 90 град — 45 Ом;
Inverted-V с углом раскрыва 130 град — 65 Ом;
волновой канал, оптимизированный на максимальное усиление — 5. ..20 Ом;
волновой канал, оптимизированный на наилучшее согласование — 50 Ом;
двухпроводная линия (Рис 2.26 [2]) – 200..320;
две параллельные коаксиальные линии Z=7S Ом – 37.5 Ом;
то же, четвертьволновый трансформатор Zвx =50 Ом – Zвых”28 Ом;
то же, четвертьволновый трансформатор Zвx =75 Ом – Zвыx = 19 Ом;
две параллельные коаксиальные линии Z = 50 Ом – 25 Ом;
то же, четвертьволновый трансформатор Zвx = 50 Ом – Zвыx =12.5 Ом;
то же, четвертьволновый трансформатор Zвx =75 Ом – Zвыx =8,4 Ом;
трансформатор из трех параллельных линий Z = 50 Ом Zвx = 50 – Zвых = 5.6 Ом;
то же Z = 50 Ом Zвx = 75 – Zвыx =3.7 Ом;
Измерение степени согласования
Эти измерения желательно делать уже после согласования, описанного в и. 5 для оценки качества согласования. Простой прибор для определения степени согласования открытых двухпроводных линий с антенной – обычная неоновая лампочка или ГИР. При перемещении лампочки вдоль линии передачи, яркость ее свечения не должна изменяться (режим бегущей волны) Как вариант измерений — прибор, состоящий из петли связи, детектора и стрелочного индикатора (см. Puc.14.8 [1]).
Двухламповый индикатор (см. рис. 14.7[1]). Настройкой добиваются, чтобы лампочка подключенная к плечу, близкому к антенне, не светилась, а в противоположном плече свечение было максимально. При малых уровнях мощностей вместо лампочки можно использовать детектор и стрелочный индикатор.

Приборы для определения степени согласования в коаксиальных трактах
Измерительная линия — прибор, который применим для измерения степени согласования в коаксиальных и волноводных линиях начиная с УКВ и заканчивая сантиметровым диапазоном волн. Конструкция его несложная — жесткий коаксиальный кабель (волновод) с продольной щелью во внешнем проводнике, вдоль которой перемещается измерительная головка с измерительным зондом, опущенным в щель. Перемешан измерительную головку вдоль тракта, определяют максимумы и минимумы показаний, по соотношению которых судят о степени согласования (режим бегущей волны — показания не изменяются по всей длине измерительной линии).
Измерительный моет (см. рис. 14.18 [1]) позволяет измерять КСВ в линиях передачи до 100 Ом на HF и VHF при подводимой мощности около сотен милливатт. Очень простая в изготовлении конструкция, не содержит моточных и конструктивных узлов, критичных к точности изготовления.
КСВ-метр на основе рефлектометров.
Описано множество конструкций подобных приборов (см. рис.14-14 [1]). Они позволяют контролировать состояние АФС в процессе работы в эфире.
КСВ-метр на основе измерителей АЧХ.
Они очень удобны для изучения качества согласования на любых частотах, вплоть до 40 ГГц. Принцип измерений — измерительный комплект приборов состоит из измерителя АЧХ и направленного ответвителя, соединенных в следующую схему на рис.1.
Рис.1.
1 — измеритель АЧХ (Х1-47)
2 — низкоомная детекторная головка из комплекта XI-47
3 — направлений ответвитель, например, для диапазона 144 МГц подойдет, НО991-03 из комплекта к прибору СК4-60.
4 — измеряемая антенна.
Высокочастотный сигнал с выхода Х1-47 поступает на вывод 3 направленного ответвителя и далее через вывод 2 на измеряемую антенну. На частотах, где антенна имеет высокий КСВ, появляется отраженный сигнал и его энергия возвращается на вывод 2 направленного ответвителя. Отраженный сигнал с вывода 2 поступает только на вывод 1, детектируется детекторной головкой и отображается на экране X1-47. Уровень отраженного сигнала зависит от частоты.
Перед началом измерений необходимо откалибровать схему. Для этого вместо измеряемой антенны подключается безиндуктивный эквивалент антенны сопротивлением 50 (75) Ом и следует убедиться в отсутствии отраженного сигнала (КСВ= 1). Далее, отключив эквивалент, отмечают уровень сигнала для КСВ равного бесконечности. Все промежуточные значения КСВ будут отображаться на экране прибора между 0 и максимальным значением.
Подключая эквиваленты антенны сопротивлением 750м, 100 Ом, 150 Ом отмечают на экране прибора значения КСВ соответственно 1. 5, 2, 3. В качестве измерителя АЧХ можно использовать анализатор спектра СК4-60 и внешний генератор, в зависимости от диапазона волн, в котором производятся измерения (Г4-151 до 500 МГц, Г4-76 до 1.3 ГГц, Г4-82 5.6ГГц, Г4-84 10 ГГц). На частотах до 500 МГц в качестве внешнего генератора можно использовать генераторы гармоник.
Два замечания:
направленные ответвители вносят переходное ослабление около 15 дБ для источника сигнала, поэтому для измерений необходимы источники сигнала довольно высокого уровня;
направленные свойства ответвителей (развязка и направленность) обычно не превышают 20…30 дБ, поэтому измерения необходимо выполнять не в логарифмическом, а линейном масштабе отображения
Некоторые полезные способы измерений

Измерения с помощью антенноскопа.
Определение точной электрической длины W4 линии (приведено в [1] стр.308 312). Для этого линию одним концом подключают к антенноскопу, а второй оставляют разомкнутым. Далее, изменяя частоту генератора, определяют самую низкую частоту, на которой достигается баланс моста при нулевом сопротивлении. Для этой частоты электрическая длина линии равна точно l /4.

Измерение волнового сопротивления линии Zтp.
Следует подключить резистор 100 Ом к свободному концу линии и измерить антенноскопом сопротивление Z-изм на другом конце линии и рассчитать волновое сопротивление линии, пользуясь формулой:
Zтр = Ö(100*Zизм)

Проверка точности размеров l /2 трансформирующей линии.
Измеряемую линию подключают к антенноскопу, ко второму концу линии подключают резистор 300 Ом и устанавливают генератором частоту, на которой линия l/2 должна трансформировать напряжение 1:1. Антенноскопом измеряется сопротивление, которое должно быть равно 300 Ом, если линия точно равна l/2 для этой частоты.

Определение коэффициента укорочения линии передачи.
Для измерений используется отрезок линии длиной несколько метров (длина X). Замыкается один конец линии и, изменяя частоту генератора, находится минимальное значение частоты F на которой антенноскоп балансируется. Это означает, что линия трансформирует сопротивление 1:1 и для этой частоты ее электрическая длина соответствует l /2 с учетом коэффициента укорочения. Далее повышая частоту, можно будет найти следующий баланс моста, соответствующий 2l/2 и т.д.
Длина l/2 для частоты L = 300/(2F), а коэффициент укорочения K = X/L. Например, если длина линии Х = 3.3 метра, а баланс произошел на частоте F=30 МГц, то L = 5 метров, а К = 0,66. Обычные значения коэффициентов укорочения для коаксиальных линий — 0.66, для ленточных кабелей — 0.82, для открытых двухпроводных линий — 0.95. Локализация неоднородностей в фидере.
При необходимости определить расстояние до неоднородности в фидере (короткое замыкание или обрыв), не демонтируя фидер, можно сделать следующим образом. При обрыве или КЗ в фидере, максимальный КСВ будет наблюдаться на частотах, где линия работает как трансформатор l/2, а также на кратных частотах независимо от диапазона, выбранного для измерений.
Фидер отключается от трансивера и подключается к выводу 2 направленного ответвителя. Девиация частоты выбирается таким образом, чтобы было удобно производить измерения периода КСВ. Период в мегагерцах, соответствует полосе частот, на которых линия работает как l/2 отрезок с учетом укорочения.
Допустим, частотный интервал между максимумами КСВ равен 3 МГц, значит, частота на которой линия сейчас работает как трансформатор l/2, равна 6МГц и это соответствует длине волны 50 метров (т.е. до неоднородности 50 метров без учета коэффициента укорочения линии). Зная коэффициент укорочения линии, можно о точностью определить действительное расстояние до неоднородности. Например, если линия выполнена коаксиальным кабелем с коэффициентом укорочения 0,66, то в нашем примере расстояние от передатчика до обрыва (КЗ) в коаксиальном кабеле равно 33 метра.

Измерение коэффициента укорочения кабеля.
Измерения производятся также, как в предыдущем случае, но к выводу 2 направленного ответвителя подключается измеряемый кабель длиной несколько метров. Допустим, измеряется коэффициент укорочения кабеля длиной 33 метра. Измеренная электрическая длина кабеля равна 50 метров, значит коэффициент укорочения равен 33/50=0,66 .

Проверка кабеля 50 Ом на отсутствие неоднородностей.
К выводу 2 подключается проверяемый кабель, на другом конце которого подключена согласованная нагрузка 50 Ом. На экране прибора должна наблюдаться ровная линия, если в кабеле нет неоднородностей.
Порядок настройки антенны
В качестве примера, приведу несколько слов о порядке настройки рамочной антенны – треугольник – для диапазона 80 метров, используя способы измерений, приведенные выше. Необходимо согласовать выходной каскад передатчика (50 Ом) с антенной коаксиальным кабелем 50 Ом. Если нет возможности измерить сопротивление антенны и найти ее резонансную частоту, подключившись прямо в точке запитки, то подключаем трансформирующую линию l/2 между приборами и антенной.
Таким образом, пользуясь трансформирующими свойствами линии (1:1) можно проводить измерения не непосредственно у антенны, а на другом конце линии. Одним из описанных способов, измеряем сопротивление антенны и ее резонансную частоту. Если резонансная частота антенны немного смещена, изменением геометрических размеров антенны, добиваемся резонанса на нужной частоте. Обычно сопротивление такой антенны равно 120 Ом и для согласования антенны с кабелем необходимо применить трансформатор 1:2.4.
Этот трансформатор можно сделать, используя трехпроводный ШПТЛ с отношением Rвых = 4/9 (см. Бунин, Яйленко “Справочник радиолюбителя-коротковолновика”). После изготовления трансформатора, подключаем к высокоомному входу трансформатора резистор сопротивлением 120…130 Ом, а к другому входу подключаем антенноскоп и измеряем входное сопротивление и коэффициент трансформации. Подключив трансформатор между РА и линией питания, и используя ВЧ-амперметр, проверяем ток в антенне (см. рис. 14,2 [1]). Лучше измерять ток после РА с помощью калиброванного ВЧ-амперметра и рассчитать поглощаемую мощность.
Если окажется, что мощность меньше, чем на эквиваленте антенны, значит согласующее устройство вносит реактивность, которую необходимо компенсировать. Для этого последовательно с ВЧ-амперметром включается переменный конденсатор 10…500 пФ, подстраивая который, надо добиться максимума в показаниях ВЧ-амперметра. В случае, если с помощью конденсатора не удается увеличить ток в антенне, его надо заменить на вариометр и подобрать компенсирующую индуктивность.
После подбора компенсирующей реактивности, измеряется ее значение и она заменяется на элемент с постоянным значением. После настройки согласующего устройства, его надо поместить в герметичный корпус и перенести в точку подключения антенны и коаксиального кабеля. Для полноты картины еще раз требуется проверить согласование с помощью КСВ-метра.
Несколько советов по подключению компьютеров
Многие жалуются, что их настольный компьютер сильно мешает приему радиостанций. Причиной этого явления в большинстве случаев является плохое согласование антенны и оплетка коаксиального кабеля – фидера антенны – принимает излучения компьютера, которые в виде помехи попадают на вход приемника. Проверить это предположение просто. Отсоедините кабель от входа приемника и, если помехи исчезнут, значит основной путь попадания помех от компьютера на вход приемника по оплетке кабеля.
После тщательного согласования антенны с помощью приведенных ниже способов, можно в значительной мере избавиться от помех по приему и от неустойчивой работы цифровых узлов при передаче. Второе необходимое условие для удобства работы с компьютером — тщательное заземление всех приборов. Заземление на трубу отопления не годится! Третий путь — заключить все кабели, идущие от компьютера, в экран и очень желательно пропустить каждый из них сквозь ферритовое кольцо 2000 НМ (по паре витков).
Можно также пропустить сквозь кольцо и антенный кабель (для дополнительного симметрирования кабеля и устранения распространения ВЧ-сигналов по его оплетке). Иногда источником помехи является монитор и кабели, идущие к нему. Попробуйте включить – выключить монитор из сети при работающем и загруженном компьютере. Если уровень помехи изменяется, то рекомендуется отдельно заземлить шасси монитора, а точку заземления шасси необходимо подобрать экспериментально по минимуму помех.
А. Дощич, (UY0IL)

Главная

Калькулятор полноволновой рамочной антенны

Полноволновые рамочные антенны могут быть большими на низких частотах, но они тише. чем диполи и имеют большее усиление в плоскости контура. Круговая петля идеальна, но квадраты, треугольники и другие формы могут работать хорошо; просто сделай площадь, заключенная в петлю, как можно больше.

Вы также можете использовать полноволновую петлю на частотах выше проектной частоты. (например, используя петлю 7 МГц на частоте 21 МГц), но схема будет другой.

Полноволновая петля, питаемая трансформатором, согласующим импеданс, сделанным из четвертьволнового отрезок коаксиального кабеля 75 Ом

Для использования калькулятора введите желаемую рабочую частоту в мегагерцах. Частота в МГц:

Длина полноволновой петли:

Расчетная длина является приблизительной. На практике лучше сделать антенну немного длиннее расчетного значения, а затем обрезать его, чтобы получить наилучшее значение КСВ.

Секция импеданса точки питания и коаксиального согласования

Импеданс точки питания на расчетной частоте составляет около 100 Ом, поэтому полная волна контуры часто питаются секцией согласования импеданса, сделанной из куска 75-омного коаксиальный кабель длиной в четверть длины волны (укорочен для компенсации скорости фактор кабеля).

Длина участка согласования импеданса с кабелем 75 Ом с коэффициентом скорости 0,66 (полиэтиленовый диэлектрик):

Длина участка согласования импеданса, выполненного кабелем сопротивлением 75 Ом с коэффициентом скорости кабеля 0,80 (вспененный диэлектрик):

Формулы

Формулы для расчета примерной длины полноволновой рамочной антенны составляют:

Полноволновая петля в футах = 1005 / частота в МГц
Полная волна в метрах = 306 / частота в МГц

Формулы для расчета длины участка согласования импеданса:

Длина четвертьволнового согласующего участка в футах = 246 * коэффициент скорости кабеля / частота в МГц
Длина четвертьволнового согласующего участка в метрах = 75 * коэффициент скорости кабеля / частота в МГц

Коэффициент скорости для полиэтиленового коаксиального кабеля обычно составляет 0,66. Для пенодиэлектрического кабеля, обычно это 0,8.

Антенну можно подключить и другими способами, конечно, в том числе и параллельным проводником. линий, которые лучше всего работают при использовании антенны на нескольких диапазонах.

Ссылки

The ARRL Antenna Book for Radio Communications

Полноволновая петлевая антенна — стр. 2 из 2 — IW5EDI Simone

ВАЖНО
Подойдет петля любой формы — восьмиугольник, пятиугольник и т. д. Чем больше площадь или апертура внутри петли, тем лучше , Круг имеет наибольшую площадь, но он непрактичен. Круг имеет усиление на 1 децибел по сравнению с квадратом. Большинство людей используют квадрат, но если у вас есть только 3 опоры, вы можете придать ему форму треугольника. Треугольные петли называются дельта-петлями. Квадратная петля имеет усиление на 1 дБд по сравнению с равной боковой треугольной петлей. Если вы используете треугольную форму, постарайтесь сделать каждую ножку одинаковой длины, так как это дает наибольшую внутреннюю апертуру или площадь.

Примечания

Не используйте балун на этой антенне! На горизонтально ориентированной петле можно подавать угол, центр стороны или куда угодно, неважно.

Если вы знаете, что будете использовать Loop, Dipole, Zepp и т. д. на нескольких диапазонах, и вам нужна наиболее эффективная работа антенной системы, вы всегда получите меньшие потери в фидерной линии, если будете использовать окно Open wire 450–600 Ом. /лестничная линия.

Если вы подключаете полноволновую петлевую антенну напрямую с помощью одного коаксиального кабеля, вы можете только отрегулировать добавление/обрезку антенны до тех пор, пока КСВ не упадет примерно до 1,7:1 в резонансе, поэтому вам, вероятно, потребуется использовать тюнер, если вы хотите охватить весь КВ диапазон. И да, тюнер в радио будет работать нормально, пока вы не используете линейный усилитель. Импеданс полноволновой рамочной антенны теоретически составляет около 100 Ом. Вот почему я использую 75-омную «Q-секцию», чтобы обеспечить идеальное согласование с 50-омным коаксиалом. Моя рамочная антенна имеет плоский КСВ 1:1 около 3,875 МГц и повышается примерно до 2:1 КСВ на частотах 3,75 и 4 МГц. Таким образом, я покрываю весь 75-метровый телефонный диапазон без использования тюнера.

Вот как я это делаю.

ВАЖНАЯ ИНФОРМАЦИЯ. Подсоедините экран «Короткого куска» коаксиального кабеля 75 Ом к одному концу рамочной антенны. Подсоедините центр коаксиального кабеля 75 Ом к другому концу рамочной антенны. Длина коаксиального кабеля 75 Ом является наиболее важной. Он будет использоваться как раздел Q.

Чтобы определить используемую длину, используйте следующую формулу: «Длина в футах = 246 x VF / Частота в МГц». VF = коэффициент скорости коаксиального кабеля. Итак, умножьте 246 на коэффициент скорости коаксиального кабеля, а затем разделите на частоту.

Если вы используете RG59 или RG11 с коэффициентом скорости 0,66, для 75-метрового диапазона длина коаксиального кабеля 75 Ом должна быть около 42 футов. Точность не требуется. Коаксиальный кабель RG59 и RG11 обычно имеет коэффициент скорости 0,66, коаксиальный кабель с вспененным диэлектриком, такой как RG6, может иметь коэффициент скорости 0,81 или более.

Поместите коаксиальный разъем PL259 на неиспользуемый конец коаксиального кабеля 75 Ом. Прикрутите коаксиальный разъем PL258 с двойной розеткой к этому коаксиальному разъему PL259. Затем подключите коаксиальный кабель 50 Ом к другой стороне двойного гнездового коаксиального разъема PL258. Используйте коаксиальный кабель 50 Ом любой длины, необходимой для подключения трансивера.

Эту антенную систему можно запитать как вертикальную с верхней загрузкой, запитанную от земли, для использования в более низком частотном диапазоне, чем резонирует петля.

Эта антенная система может работать как вертикальная антенна с цилиндрической нагрузкой на всех диапазонах.