Самые маленькие антенны 2х метрового диапазона. Наружная вертикальная антенна

Для проведения местных связей на УКВ (в том числе и через репитеры) нужна антенна, имеющая круговую диаграмму направленности и заметное усиление. В радиолюбительской практике эту задачу решают обычно применением удлиненных вертикальных антенн, состоящих из нескольких излучателей, которые запитывают через фазирующие двухпроводные линии. Очень схожие модели антенн выпускают многие зарубежные фирмы, причем под разными названиями порой производятся практически идентичные модели. Типичная антенна такого класса (например, модель ARX-2B фирмы CUSHCRAFT) имеет коэффициент усиления 7 дБ и КСВ на резонансной частоте не более 1,2 (типовое значение). Полоса пропускания - около 3 МГц. В горизонтальной плоскости антенна имеет круговую диаграмму направленности, в вертикальной плоскости максимум угла излучения составляет 7 градусов. Обычно антенны имеют определенный запас по регулировкам, поэтому при монтаже их рабочую частоту можно варьировать в широких пределах (например, для упомянутой выше модели - в полосе от 135 до 160 МГц). Подобные антенны можно изготовить и в любительских условиях.

Конструкция антенны такого типа показана на рис.1. Она выполнена из алюминиевых тонкостенных трубок и установлена через изолятор на заземленной металлической мачте (общая высота антенны составляет 4,3 м). Размеры антенны указаны для любительского диапазона 2 метра, с центральной частотой 145 МГц.

Элемент 1 - трубка длиной 890 и диаметром 9 мм. В верхней части элемента 1 установлена заглушка, предотвращающая попадание влаги внутрь антенны. Элемент 3 - трубка длиной 700, диаметром 13 мм. Элемент 6 - трубка длиной 530, диаметром 13 мм. Элемент 7 - трубка длиной 380, диаметром 16 мм. Элемент 8 - трубка длиной 1000, диаметром 19 мм.

На верхних концах трубок 3, 7, 8 сделаны вертикальные пропилы длиной 30 мм, обеспечивающие более плотное облегание внутренних фиксируемых элементов. Фиксация трубчатых элементов осуществляется с помощью разжимных хомутиков 2, эскиз которых показан на рис.2. В конструкции использовано три хомутика с внутренними диаметрами D=13, 16 и 19 мм.

Элементы 3 и 6 электрически связаны между собой через фазирующий элемент 5. Для этого между элементами 3 и 6 установлен изолятор, рис.3. Фазирующий элемент представляет собой П-образную скобу из алюминиевого провода диаметром 6 мм. На концах трубок 3 и 6, вставляемых в изолятор на расстоянии 10 мм от края, просверлены отверстия диаметром 6 мм. С помощью винтов М5 через резьбовые отверстия в изоляторе элементы 3, 5 и 6 скрепляются между собой. Длина фазирующего элемента 5 устанавливается согласно размерам, указанным на рис. 1.

Антенна через изолятор 11 (рис.4) установлена на металлической мачте 17 диаметром 32 мм. На верхнем конце мачты закреплен (сварка или любое другое механическое соединение) металлический стакан 16 с внутренним диаметром 32 мм. В этот стакан помещен изолятор 11. Глубину стакана 16 выбирают с таким расчетом, чтобы изолятор 11 выступал из него на 30 мм.

К элементам 8 и 16, как видно на рис.1, с помощью винтов крепят металлические уголки 13. На концах уголков, удаленных от антенны, просверлено по одному отверстию диаметром 127 мм из медного провода диаметром 5 мм.

На уголке, прикрепленном к детали 16, ближе к антенне, установлена розетка 50-омного разъема так, чтобы ее резьбовая или байонетная часть была обращена вниз к основанию антенны. К центральному выводу разъема припаивают отрезок медного провода 12 диаметром 5 и длиной 130 мм (рис. 5).

На одном конце провод сплющивают, и в нем сверлят отверстие, равное диаметру центрального вывода разъема. Провод изгибают с таким расчетом, чтобы он, не касаясь антенны, лег своим противоположным концом на элемент 9. С помощью металлической скобы (деталь 10, рис. 6) и винта М5, находящегося на скобе, конец провода 12 фиксируется на элементе 9. В то же время этот контакт подвижный и используется при настройке антенны. Перемещая в некоторых пределах скобу 10 по окружности кольца 9, выбирают такое ее положение, при котором КСВ антенны минимален.

На мачту антенны перед ее установкой надевают металлическое кольцо 18, изготовленное по рис. 7. В это кольцо ввернуты три алюминиевых противовеса 19 длиной 521 и диаметром 6 мм. На одном из концов противовесов нарезана резьба М6 длиной 20 мм. Перед установкой противовесов на свои места на резьбу наворачивают контргайки.

Классический вариант. Обе секции антенны установлены вертикально. Использоваться в основном на ВЧ.

Такая вертикальная антенна хорошо знакома любителям УКВ как J-антенна. На рисунке показана общая схема антенны — классический вариант. Она состоит из двух секций: излучающей L/2 и согласующей L/4. Высокое полное сопротивление полуволнового излучателя может быть согласовано (сведено) до низкого полного сопротивления при помощи четвертьволновой, замкнутой на конце линии. Этот метод давно известен и широко применяется на практике.

На четвертьволновой линии можно отыскать две точки XX с полным сопротивлением 500м (или 750м) для подключения соответствующего коаксиального кабеля (фидера). При подключении кабеля желательно предусмотреть симметрирующий дроссель или трансформатор. Саму четвертьволновую линию проще всего изготовить из 450-омного ленточного кабеля.

DK7ZB изготовил и испытал несколько подобных антенн на любительские диапазоны 2, 6, 12 и 30 метров. Данные для остальных диапазонов свел в таблицу, которой очень удобно пользоваться при экспериментировании. Ниже он приводит математические выкладки для самостоятельных расчетов, исходя из конкретных условий расчета:
Излучатель : L/2 = 0,471 X (м) - медный изолированный провод 2мм;
Четвертьволновая линия : L/4 = 0,223Х (М) — 450-ом- ный ленточный кабель (Wireman);
Точки XX располагаются приблизительно в 5…10 % от замкнутого конца четвертьволновой линии.

При установке антенны помимо основного вертикальнго расположения могут быть рассмотрены следующие варианты:

Расчетные размеры:

Диап. L/2 L/4 XX МГц SWR Полоса (кГц) (м) (м) (м) (см) (SWR

Вычисленные значения обозначенные (*) требуют перепроверки.
Длина четвертьволновой (Х/4) линии приводится для ленточного 450-омного ВЧ кабеля WireMan.
Приведенные в таблице значения имеют силу при свободной установке антенны в пространстве. Если излучающий провод закрепляется на каких-либо поддерживающих изолированных элементах, то его длина должна быть уменьшена приблизительно на 2...3 %, потому что рабочая частота в этом случае понижается

А. Калашник
Радиохобби 1/2001

УКВ антенны

В последние годы интерес радиолюбителей к 2-метровому диапазону постоянно растет в связи с увеличением количества ЧМ-репитеров и, соответственно, улучшением условий для развития мобильной связи, сети различных BBS и порталов, в т.ч. с выходом в Интернет, а также спутниковых ретрансляторов. Повышению активности способствует и разрешение с 1 марта 1998 года работать на УКВ начинающим радиолюбителям.

При работе на 2-метровом диапазоне используют антенны как с вертикальной поляризацией (в основном для мобильной связи и при работе через репитеры), так и с горизонтальной. При этом желательно иметь антенну с круговой диаграммой направленности и в горизонтальной, и а вертикальной плоскостях. Последнее очень важно при работе через спутниковые (ИСЗ) ретрансляторы. Для этих целей, как правило, применяют несколько антенн, что снижает оперативность в работе при условии дальнего нестабильного прохождения на 2-метровом диапазоне.

Автору удалось решить эту проблему, реализовав антенну практически со сферической диаграммой направленности. При этом антенна может излучать и, соответственно, принимать электромагнитные волны как с вертикальной, так и с горизонтальной поляризацией.

Основой конструкции является популярная J-антенна (рис. 1). Она представляет собой вертикальный диполь, питаемый с нижнего конца с помощью короткозамкнутой четвертьволновой линии. Как известно , эта антенна работает только с вертикальной поляризацией и имеет круговую диаграмму в горизонтальной плоскости с глубоким минимумом в вертикальном направлении.

Автор предложил изменить форму вертикального излучателя этой антенны, изогнув диполь пополам под 90°. При этом горизонтальная часть диполя в первом варианте состояла из двух противоположных элементов длиной Л/l каждый (рис.2) и была впервые описана в сборнике "Инфоix" №4/1990 г., с.42,43.

В последней модификации автор предложил выполнить горизонтальную часть излучателя из 4 взаимно перпендикулярных отрезков длиной l/4, имеющих электрический контакт с вертикальной частью излучателя (рис.З). Конструкция антенны проста в изготовлении и легко повторяема даже для начинающих радиолюбителей. Вертикальные части антенны выполнены из трубы диаметром 32 мм. Материал - бронзa, латунь, медь, а также алюминиевые сплавы при условии обеспечения надежного электрического контакта вcex частей антенны и согласующего устройства (пайка или сварка). Горизонтальная крестовидная часть изготовлена из прутка или трубки диаметром 6 мм (материал - аналогичный с примененной трубой диаметром 32 мм).

У этой конструкции сохраняется преимущество J-антенны, при котором нижний конец короткозамкнутой четвертьволновой линии может быть заземлен, например, электрически соединен с заземленной мачтой и в этом случае вся антенна может служить хорошим молниеотводом. Настройка заключается в подборе места подсоединения кабеля питания к согласующей линии (рис.4) по минимуму КСВ. Автор применил РК-75. но можно использовать и фидер с волновым сопротивлением 50 Ом. При указанных на рис.3, 4 размерах и 75-омном фидере КСВ=1,0 вблизи 145,5 МГц.

Антенна установлена на металлической заземленной мачте, на высоте 7 м над землей, но можно использовать мачту из любого материала и конструкции. Посторонние токопроводящие предметы должны быть удалены от горизонтальных элементов более чем на 2 метра. При соответствующем изменении геометрических размеров такую антенну можно построить и для других УКВ диапазонов.

Данная антенна работает у автора с 1983 года. Показала неплохие результаты при всех видах прохождения, а также при связях через любительские ИСЗ в зоне их видимости и без провала сигнала "над головой". Во время "Полевого дня 2000" на базе UT0H был проведен эксперимент, в ходе которого сигналы моего маяка, на котором использовалась описываемая антенна, принимали на антенны как с вертикальной, так и с горизонтальной поляризацией примерно с одинаковой громкостью.

От редакции. На рис.1 и 4 показаны два варианта подключения кабеля к согласующей линии. В первом случае (рис. 1) центральная жила подпаяна к проводнику линии, соединенному с излучателем, а в авторском варианте (рис.4) - наоборот. Оба варианта равнозначны, хотя в публикация" чаще встречается способ подключения кабеля изображенный на рис.1.

Литература

1. Беньковский 3., Липинский Э. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн: Пер. с польск./Под ред. О. П. Фролова. - М.: Радио и связь, 1983. . 480 с., ил. - (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1052)

Для проведения местных связей на УКВ (в том числе и через репитеры) нужна антенна, имеющая круговую диаграмму направленности и заметное усиление. В радиолюбительской практике эту задачу решают обычно применением удлиненных вертикальных антенн, состоящих из нескольких излучателей, которые запитывают через фазирующие двухпроводные линии. Очень схожие модели антенн выпускают многие зарубежные фирмы, причем под разными названиями порой производятся практически идентичные модели. Типичная антенна такого класса (например, модель ARX-2B фирмы CUSHCRAFT) имеет коэффициент усиления 7 дБ и КСВ на резонансной частоте не более 1,2 (типовое значение). Полоса пропускания - около 3 МГц. В горизонтальной плоскости антенна имеет круговую диаграмму направленности, в вертикальной плоскости максимум угла излучения составляет 7 градусов. Обычно антенны имеют определенный запас по регулировкам, поэтому при монтаже их рабочую частоту можно варьировать в широких пределах (например, для упомянутой выше модели - в полосе от 135 до 160 МГц). Подобные антенны можно изготовить и в любительских условиях.

Конструкция антенны такого типа показана на рис.1. Она выполнена из алюминиевых тонкостенных трубок и установлена через изолятор на заземленной металлической мачте (общая высота антенны составляет 4,3 м). Размеры антенны указаны для любительского диапазона 2 метра, с центральной частотой 145 МГц.

Элемент 1 - трубка длиной 890 и диаметром 9 мм. В верхней части элемента 1 установлена заглушка, предотвращающая попадание влаги внутрь антенны. Элемент 3 - трубка длиной 700, диаметром 13 мм. Элемент 6 - трубка длиной 530, диаметром 13 мм. Элемент 7 - трубка длиной 380, диаметром 16 мм. Элемент 8 - трубка длиной 1000, диаметром 19 мм.

На верхних концах трубок 3, 7, 8 сделаны вертикальные пропилы длиной 30 мм, обеспечивающие более плотное облегание внутренних фиксируемых элементов. Фиксация трубчатых элементов осуществляется с помощью разжимных хомутиков 2, эскиз которых показан на рис.2. В конструкции использовано три хомутика с внутренними диаметрами D=13, 16 и 19 мм.

Элементы 3 и 6 электрически связаны между собой через фазирующий элемент 5. Для этого между элементами 3 и 6 установлен изолятор, рис.3. Фазирующий элемент представляет собой П-образную скобу из алюминиевого провода диаметром 6 мм. На концах трубок 3 и 6, вставляемых в изолятор на расстоянии 10 мм от края, просверлены отверстия диаметром 6 мм. С помощью винтов М5 через резьбовые отверстия в изоляторе элементы 3, 5 и 6 скрепляются между собой. Длина фазирующего элемента 5 устанавливается согласно размерам, указанным на рис. 1.

Антенна через изолятор 11 (рис.4) установлена на металлической мачте 17 диаметром 32 мм. На верхнем конце мачты закреплен (сварка или любое другое механическое соединение) металлический стакан 16 с внутренним диаметром 32 мм. В этот стакан помещен изолятор 11. Глубину стакана 16 выбирают с таким расчетом, чтобы изолятор 11 выступал из него на 30 мм.

К элементам 8 и 16, как видно на рис.1, с помощью винтов крепят металлические уголки 13. На концах уголков, удаленных от антенны, просверлено по одному отверстию диаметром 127 мм из медного провода диаметром 5 мм.

На уголке, прикрепленном к детали 16, ближе к антенне, установлена розетка 50-омного разъема так, чтобы ее резьбовая или байонетная часть была обращена вниз к основанию антенны. К центральному выводу разъема припаивают отрезок медного провода 12 диаметром 5 и длиной 130 мм (рис. 5). На одном конце провод сплющивают, и в нем сверлят отверстие, равное диаметру центрального вывода разъема. Провод изгибают с таким расчетом, чтобы он, не касаясь антенны, лег своим противоположным концом на элемент 9. С помощью металлической скобы (деталь 10, рис. 6) и винта М5, находящегося на скобе, конец провода 12 фиксируется на элементе 9. В то же время этот контакт подвижный и используется при настройке антенны. Перемещая в некоторых пределах скобу 10 по окружности кольца 9, выбирают такое ее положение, при котором КСВ антенны минимален.

На мачту антенны перед ее установкой надевают металлическое кольцо 18, изготовленное по рис. 7. В это кольцо ввернуты три алюминиевых противовеса 19 длиной 521 и диаметром 6 мм. На одном из концов противовесов нарезана резьба М6 длиной 20 мм. Перед установкой противовесов на свои места на резьбу наворачивают контргайки.

К детали 18 с помощью винта крепят уголок 13 по аналогии с деталью 16. Только разъем здесь устанавливают проходной. Отдельно изготавливают кабель с разъемами на концах и общей длиной 1272 мм.

На длину натянутого присоединенного кабеля устанавливают кольцо 18 и, ввернув противовесы до упора, жестко фиксируют его на мачте антенны. После этого заворачивают контргайки.

Приведенные в этой статье длины трубок соответствуют варианту антенны, позволяющему перестраивать ее рабочую частоту в широких пределах. Для антенны на диапазон 2 метра излучатели могут быть несоставными, что заметно упростит конструкцию антенны.