1 element quad for 20 m band

Belarus
EW1MM
Администратор
Сообщения: 16
Зарегистрирован: 13 янв 2017, 22:59
Откуда: Minsk, Rep. of Belarus

1 element quad for 20 m band

Сообщение EW1MM » 30 янв 2017, 00:14

Игорь Подгорный EW1MM
gary-ew1mm@mail.ru
г.Минск



1 элементный квадрат
(Обновленная версия статьи)


В одной из своих книг в конце 80-х годов, W6SAI, Bill Orr предложил
простую антенну - 1 элементный квадрат, который устанавливался вертикально на одной мачте.
Я с интересом прочитал это и решил изготовить такую антенну, т.к. еще в 70-х годах я использовал
1 элементный квадрат, растянутый между двумя мачтами, стоящими на земле, который был запитан
100-омным коаксиальным кабелем с центра нижней стороны антенны.

Кабель шел к П-контуру UW3DI или к усилителю на лампе ГС7Б (ГС35Б).
Впечатлений было много, особенно по приему, да и на передачу антенна не подводила.
Среди простых антенн она была тогда на высоте, однако точно помню, что КСВ был не самый лучший,
да и полоса пропускания антенны не перекрывала всю «двадцатку».

Антенна по W6SAI была изготовлена в начале 90-х.
Добавлен был лишь ВЧ запорный дроссель.
Квадрат выполнен на диапазон 20 метров (рис.1) и установлен вертикально применяя всего одну мачту.
В продолжение последнего колена 10 метрового армейского телескопа был вставлен сантиметров пятьдесят
кусок круглого стеклотекстолита с отверстием наверху, что и является верхним изолятором.
Получился квадрат, у которого угол вверху, угол внизу и два угла на растяжках по бокам.
Это наиболее выгодный вариант расположения антенны, которая находится низко над землей, скажем,
непосредственно на земле.

Если антенна запитана снизу, то точка запитки антенны получается порядка 2 метра от подстилающей поверхности,
но точку запитки, при сохранении прежней горизонтальной поляризации можно выполнить и вверху.
В обоих случаях поляризация - горизонтальная.
Запитка антенны вверху уменьшает отрицательное влияние земли на антенну.

Узел подключения кабеля представляет собой кусок толстого стеклотекстолита 100х100 мм, который прикреплен к
мачте и служит изолятором.

Периметр квадрата равен одной длине волны и расчитывался по формуле:

Lм=306,3/F МГц.

Для частоты 14,178 МГц (Lм=306,3/14,178) периметр равен 21,6 м, т.е. сторона квадрата =5,4 м.

В зарубежных изданиях я встречал другую формулу определения периметра одноэлементного квадрата или других
антенн в виде замкнутой рамки, например: Delta Loop, а именно:

Lм=299,7925/F МГц

Если антенна выполнена из голого медного провода, именно эта формула, по мнению многих, считается более справедливой.

Имеются непроверенные сведения о том, что якобы старая формула (Lм=306,3/F МГц) применялась в случаях,
когда антенна выполнялась из медного провода в изоляции.

Однако практика показывает, что в реальных условиях предметы, окружающие антенну оказывают заметное на нее воздействие,
так что любая из формул определения периметра антенны дает приближенное значение, а не точное.
В реальных условиях, с учетом окружающих антенну предметов можно легко настроить антенну,
т.е. вогнать её в нужный участок расчетного диапазона.

Запитка антенны из нижнего угла кабелем 75 Ом длиной 3,49 метра, т.е. 0,25 длины волны.
Этот отрезок кабеля является четвертьволновым трансформатором, трансформируя Rвх антенны порядка 120 Ом
(в зависимости от окружающих антенну предметов) в сопротивление близкое к 50 Ом (46,87 Ом).
Большая часть отрезка кабеля 75 Ом расположена строго вертикально, вдоль мачты.
Далее, через ВЧ разъем идет основная линия передачи - кабель 50 Ом длиной равной целому числу полуволн.
В моем случае это отрезок кабеля длиной 21 м, т.е. 3 полуволны или любое нечетное число полуволн.

На конце основной линии передачи имеет место быть сопротивление около
50 Ом, что соответствует выходному сопротивлению ШПУ трансивера и номинальному выходному сопротивлению усилителя мощности (трансивера) с регулируемым П-контуром на выходе.
При расчете длины кабеля следует помнить о коэффициенте укорочения кабеля - 0,66-0,68, в зависимости от типа кабеля.

Этим же 50-омным кабелем, рядом с упомянутым ВЧ разъемом и мотается
ВЧ-дроссель, который представляет собой индуктивность величиной не менее 50 мкГн на рабочей частоте.
Лучшим вариантом выполнения ВЧ-дросселя является дроссель на феррите, но иногда его выполняют на диэлектрической оправке.
На антенн ВЧ-диапазонов - 8-10 витков коаксиального кабеля на оправке диаметром 150 мм.
Для антенн НЧ-диапазонов - 10 витков кабеля на оправке 250 мм.
Намотка виток к витку.
ВЧ дроссель устраняет кривизну диаграммы направленности антенны
и является запорным дросселем для ВЧ-токов, устраняя проблемы связанные с антенным эффектом фидера.

Вместо запорного дросселя из кабеля рекомендуется установить запорный дроссель на ферритовом кольце (см. рисунок).
Его эффективность заметно выше, особенно при выполнении антенны на НЧ-диапазоны.
Магнитная проницаемость феррита 2000 или выше.

Полоса пропускания антенны порядка 350-400 кГц при КСВ близком к 1.1 – 1.2
на краях диапазона и очень близкой к единице в середине диапазона.
За пределами полосы пропускания КСВ сильно растет.
Поляризация антенны горизонтальная.
Растяжки выполнены из провода диаметром 1,8 мм разбитого изоляторами не реже чем через каждые 1-2 метра.

Данный вариант антенны повторили EW1CA Вячеслав, EW1DM Сергей,
EU1DC Александр, EW2RA Александр и др.
Спасибо им за обмен информацией по этому вопросу.
Мы довольны антенной и не собираемся с ней расставаться.

Однако время идет вперед, появляются новые антенны и варианты их запитки.
Александр Барский, VE3XAX (Thank you, Sir) по моей просьбе промоделировал квадрат W6SAI
на компьютерной программе.
И вот его предложения:
Изменить точку запитки квадрата, запитав его сбоку.
В результате получим вертикальную поляризацию, более предпочтительную для DX.
Кабель использовать тот же, что и при горизонтальной поляризации,
т.е. к рамке идет четвертьволновый отрезок кабеля 75 Ом,
(центральная жила кабеля подсоединяется к верхней половине квадрата, а оплетка к нижней),
а затем кратно полуволне (в моем случае) кабель 50 Ом.

Резонансная частота рамки при смене точки запитки уйдет вверх примерно на 200 кГц (на 14,4 МГц),
поэтому рамку придется несколько удлиннить.
Удлинительный провод, шлейф примерно 0,6-0,8 метра можно
включить в нижний угол рамки (в бывшую точку запитки антенны).
Для этого надо использовать отрезок двухпроводной линии порядка 30-40 см.
Волновое сопротивление здесь большой роли не играет.
На шлейфе запаивается перемычка по минимуму КСВ.
Угол излучения будет 18 градусов, а не 42, как при горизонтальной поляризации.
Мачту очень желательно заземлить у основания.
Компьютерные файлы от VE3XAX прилагаются.
Спасибо за взаимодействие!
EW1MM Игорь.Изображение
Изображение
Изображение
Изображение

Вернуться в «Проволочные антенны»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru