Как да определим резонансното съпротивление на антената

За да направим нещо по новата си антена, най-напред трябва да определим нейната резонансна дължина или по-точно резонансната честота на която работи антената. Тук не искам да ви агитирам за MFJ антенни анализатори, нито как да си направите такъв. Става въпрос за използуването на обикновен КСВ-метър, какъвто уважаващия себе си радиолюбител трябва да притежава.
Пресмятайки дължината на антената с познатите формули, не винаги можем да отчетем влиянието на земята и околните предмети (сгради, железни конструкции, качество на земната повърхност), както и качествата на антенния излъчвател (диаметър, материал, изолация). Вдигайки антената, установяваме, че тя не работи добре в планирания честотен участък и трябва да бъде коригирана нейната дължина.

Как да определим резонансната честота? Това може да стане много лесно с помощта на наличния предавател с намалена до възможния минимум мощност и КСВ-метър. Обикновено сметнатата предварително антена ще покаже резонанс на по-ниска честота. Въртим бавно настройката на честота на предавателя и търсим минимума на КСВ, който съответства на резонансната честота. Само при тази честота импеданса на антената Za = Ra ± jX е равен на Za = Ra, т.е. няма реактивна компонента. При установена резонансна честота, по обратния път, с формулата с която първоначално сме смятали антената, изчисляваме търсената резонансна дължина.

Ако КСВ-метъра показва минимум, но стойност S>1, това означава, че съпротивлението на излъчване на антената е S пъти различно от това на фидера, т.е. S = Ra/Rф. Това е вярно само, ако в качеството на фидер използвате настроена линия – повторител. За да получите точни данни и за резонанса и за активното съпротивление на антената, използвайте настроена фидерна линия. Знаейки Ra, вече спокойно може да се търси решение за съгласуване с фидера.

DK7ZB 432 MHz. 13 ele. 28 Оhm

За участие в UHF Contest “Ден на радиото” – 2013 год подготвихме с LZ2PPD антена DK7ZВ за 432 MHz. Изборът падна върху 13 ел. вариант. Алуминиев профил 20х20х1, полиамидни държачи “NIXCOM” /закупени в Ebay по 2 € / за елементите ф 8 mm, пластмасова кутия за радиатора, качествен коаксиален кабел 75 Оhm за “DK7ZB Mattch” и няколко свободни часа. Механичната работа е по силите на всеки сръчен колега и не е предмет на коментар.

Разчертаване на бума и пробиването са елементарни и по-голямо внимание би трябвало да се обърне на изработката и настройката на трансформатора. Ползвайте качествен 75 ohm коаксиален кабел. Имах в наличност кабел с изолация от разпенен полистирол и след замерване на коефициента на скъсяване трансформатора се замерва по следната технология:

Радиаторът се замества в кутията с товар 28 Оhm изработен от няколко SMD резистора, при фиксирани елементи на бума и антената повдигната поне на 2 метра височина на открито пространство. Захранващият кабел за измерванията е предварително оразмерен на електрическа дължина λ/2 или цяло число пъти и трансформира входното съпротивление 1:1.

Горещо Ви препоръчвам при всякакви измервания да ползвате такава линия, независимо от честотата и вида на антените. Обърнете внимание, че се касае за електрическа дължина !!! За да сте сигурни, че всичко е ОК натоварвате въпросната линия с безиндуктивен товар и с възможно най-високата честота / 440 МHz. / се убедете, че няма проблеми в конекторите към КСВ метъра или към “токито”. В зависимост от това колко мощност може да понесе 28 Оhm товар, подавате сигнал и се убедете, че трансформаторът си върши работата.

Работете с възможно максимално силен сигнал (съобразете се с характеристиката на диодите в КСВ метъра) за да не се изненадате от лош резултат. Монтирате елементите на радиатора към трансформатора в кутията, затваряте и с минимални предвижвания към рефлектора или първият директор намирате мястото му върху бума.

Наглед процедурата е малко трудоемка (качване и слизане по стълба) но Ви уверяваме, че удоволствието след това си заслужава. Снимките са по време на настройка в комплект с “Яги” за 144 МHz. Антените DK7ZB са с отлична повторяемост и с малко старание се получават отлични резултати. Снетата диаграма в “H” равнината не се различава от данните на автора.

73 DR OMS
LZ3BD/2, QRA KN34PB

5/8 λ GP антена за 144 MHz 

Максимално излъчване под малък ъгъл, простота при настройка и смешна цена – това са предимствата на този вертикален излъчвател! Върхът на полиестерна пръчка за риболов, парче алуминиев профил 14 х 18 мм. с дължина 55 мм, текстолитова плочка за закрепване на антената и 2 метра меден емайлиран проводник ф 1.5 мм и …… разбира се, час-два свободно време – това са необходимите неща за този ефективен / за локални връзки / излъчвател.

В профила са разпробити отворите за радиалите, / ф 8 мм L = 490 mm/ и отвора за BNC-50!! Самият профил е захванат с два поп–нита за текстолитовата / или всяка изолационна / плочка, като радиалите се закрепват с рапидни болтчета.

На дорник ф 7 мм се навиват 11 навивки на дължина 40 мм и останалата част на проводника се напъхва в рибарският прът. Краят на бобинката се зачиства и запоява за пъпката на BNC-то, а останалият проводник се отрязва / груб размер / от пъпката до върха около 1300 мм. След стабилното закрепване на радиалите, уточнени “U” образни болтове и всичко около захвата на антената за мачта, извършвате “фината” настройка.
SWR /КСВ измерител за този обхват/ “Танталче”, клещи-резачки и втори “оператор” за “предавателя” и след скъсяване / по около 15 мм / имате готова антена 5/8 за местният ретранслатор (LZ2NX работи спокойно през R5 /Добрич/ и слуша R3 безпроблемно).

5/8 λ GP сега се използва на 144 MHz / FM от LZ2NX, op. Неделчо, QTH KN34QA, с. Срацимир

QSY 145.500 mHz, 73 best DX

LZ3BD/2 QRA KN34PB
15 май 2009 година

Антена – GP

Много-бандова антена G5RV

Много радиолюбители не разполагат с достатъчно място за окачване на антени за всички обхвати. Някои се мъчат с помощта на антенен тюнер да работят на много обхвати с дипол или триъгълник за 80 метра, което е крайно погрешно. Едно добро, макар и компромисно решение е отдавна известната антена G5RV. Нейният автор, Луис Варней (G5RV) е намерил такова решение на захранване на един 3/2 λ дипол за 14.15 MHz, че той да може да работи в резонансен режим на всички обхвати.

Конструкцията на антената е показана на фиг.1. Състои се от две еднакви по дължина хоризонтални рамена, съгласуваща линия, дросел и фидер.

Рамената се изпълняват от обикновен едножичен или многожичен проводник с диаметър 1.6 – 2 мм. Съгласуващата линия, която е “секрета” на антената, представлява симетрична линия с дължина 1/2λ за честота 14.15 MHz. Линията може да се изпълнява от собственоръчно изработена отворена линия с импеданс 520 ома или от 300 ома TV симетричен кабел.

Съгласуваща линия

Както вече споменахме, “секрета” на антената е съгласуващата линия. TV 300 омов симетричен кабел е най-лесното и бързо решение за построяване на антената, но той трудно се намира вече по нашите магазини. Освен това, жилата му са с диаметър около 0.5 мм, което ограничава предаваната мощност до 600-700 вата. По-доброто решение е използването на отворена линия, която трябва да изработим собственоръчно. На фиг.2 е показана конструкцията на такава линия. Използува се емайлиран проводник с диаметър 1.6 мм, привързан на през 300 мм към разпорки от изолационен материал (фиг.3). Разпорките могат да бъдат изработени от плексиглас, текстолит, полиамид и в краен случай и от дърво, изварено в парафин. По магазините се продават кръгли дървени пръчки с диаметър ф10 мм, които се използуват за дюбели, за сглобяване на мебели. След нарязване на подходяща дължина и пробиване на отвори за превръзките, те също могат де си използват за целта. За превръзки може да се използува полиестерен канап или рибарски конец. Мястата на привъзването на линията към разпорките може да се заздрави чрез нанасяне на самовтвърдяваща се силиконова паста. Отворена линия с показаните размери има характеристичен импедан 523 ома и може да предава ВЧ мощност над 1500 вата.
Примерно решение за съединяването на съгласуващата линия към рамената е показано на фиг.4, като спойките се покриват със силикон.
В качеството на фидер се използува 75 омов коаксиален кабел. Установено е, че при използуване на кабел RG-6U, дължината на фидера следва да бъде 21.3 метра. В началото на фидера, непосредствено преди присъединяването му към съгласуващата линия, 4-5 метра от него се оформят като ВЧ дросел, като се навиват 8-10 навивки с диаметър 150мм.

Както вече казахме, тази антена е едно компромисно решение за мултибандова антена, но напълно може да задоволи необходимостите на “бедния” и ограничен с място радиолюбител. Не случайно тя се произвежда промишлено в много страни в Европа и USA (цена около 35 USD). Извесната фирма “MFJ Enterprises” също произвежда антената G5RV под марката “MFJ-1778”.

Работата на антената е проверявана многократно от много радиолюбители и практически и чрез моделиране. Технически данни са приведени в таблицата.

От таблицата е видно, че на изхода на фидера се получава приличен КСВ за голяма част от любителските обхвати, но при всички случаи се изисква използуването на антенен тюнер за съгласуване към изхода на предавателя. За предпочитане е използуването на тюнер с ръчна настройка, тъй като автоматичните тюнери обикновено при КСВ над 3-4 изтърват настройката. Това особено е валидно за обхватите 10, 21 и 25 MHz.
Както се вижда от таблицата, а и от многото отзиви, антената G5RV в комбинация с тюнер, напълно удоволетворява нуждите на по-непретенциозните радиолюбители в диапазона от 3.5 до 50 MHz. Антената може да бъде инсталирана и като “Inverted V”, при което средната точка трябва да бъде окачена на не по-малко от 10 м, а краищата на около 4 метра. Ъгълът между рамената трябва да бъде между 100 и 120 градуса. При такова оформление се налага дължината на рамената да бъде редуцирана с няколко сантиметра, в зависимост от проводимостта на почвата под нея.

Inverted V – Windoom

Често пъти липсват две подходящо високи и отдалечени точки за окачване на жични антени. С този проблем се сблъскваме особено при полеви условия. Решаването на този проблем най-често става с използуването на конфигурацията Inverted V, за която е необходима само една мачта с височина 10-15 метра. Но такава антена с захранване в центъра (най-висока точка) има импеданс около 27-29 ома и КСВ 1:1.8 и то при резонансната честота. Извън резонанса КСВ бързо нараства до стойности, изискващи обезателно антенен тунер. Особено трагично е положението при опитите да се използува симетричната Inv V като многобандова антена. Импедансът приема стойности от стотици и дори хиляди ома и КСВ няколко десетки.
Решаването на проблема изисква въвеждането на асиметрично захранване. Такива антени се наричат още OCF (out center feeding) антени. Като база за тяхното развитие служи антената Windom с кабелно захранване. В случая захранването става в едно от рамената на Inv V, в точка където импеданса има стойност близка до вълновото съпротивление на коаксиалния кабел (фидер).
LZ2NW проведе експерименти с такава антена, размерите на която са показани на фиг.1.

За съгласуване на антената с фидера се използува балун 1:4, изработен по схемата посочена на фиг.2. За изработването му се използуват две феритни пръчки с диаметър ф10 мм и дължина 90 мм. Върху всяка една от тях се навиват по 10 навивки от двоен изолиран проводник с диаметър 0.8мм и ПВЦ изолация. Външният вид на готовия дросел е показана на фиг.3.
Така изработеният дросел трансформира 200 ома товар на изхода си в 50 ома на входа в диапазона от 1.8 до 50 MHz. Изпитанието е проведено с антенен анализатор, както е показано на фиг.4.

Антената, захранена с 38 метра фидер от коаксиален кабел RG-58 и измерена с антенен анализатор е показала следните резултати: