Многодиапазонная антенна в городе

Иметь антенну на несколько диапазонов — мечта многих городских радиолюбителей. На эту тему много работал Сергей Макаркин (RX3AKT). В интернете легко найти описание его антенн. Для питания антенны он предложил использовать короткозамкнутый переключаемый шлейф. О реализации и преимуществах такого питания антенны он подробно излагает в своих работах.

Для начала решил сделать однодиапазонный вариант на 14МГц. Измерил волновое сопротивление кабеля RG58U, который недорого купил несколько лет назад и был поражен полученным результатом —  оно оказалось равным 78 Ом при заявленных 50 Ом (измерял два куска 10 и 15 метров).

Методика измерений следующая: на разомкнутом кабеле измеряем емкость, после замыкания оплетки и центральной жилы с одного конца, измеряем индуктивность. По формуле 

Z = sqrt((L/C)*10^6), где L- мкГн, C- пФ, Z- Ом

вычисляем волновое сопротивление. Для измерений использовал недорогой китайский измеритель LC-100A, Rev 4.8. Хоть он и недорогой , но довольно точный: 1-2% (проверено на эталонных емкостях).

Но есть один нюанс по его использованию: после 10-15 минутного прогрева нужно нажать кнопку «Zero» и удерживать ее, на дисплее выйдет надпись «CALCULATING…», удерживаем кнопку, через пару секунд выйдет надпись «CALCULATING…OK», продолжаем удерживать кнопку и дожидаемся надписи «DATA SAVED», после этого прибор готов к работе в выбранном режиме.

Всякий раз, переключаясь из режима измерения «С» в режим измерения «L» и наоборот нужно калибровать прибор нажимая кнопку «Zero», соответственно в режиме «С» щупы разомкнуть, в режиме «L» щупы замкнуть. Возможно, кто-то не знал про этот нюанс и разочаровался в этом приборе.

После «облома» с кабелем (у моего передатчика выход 50 Ом) призадумался. Качественный 50-омный кабель стоит очень дорого и нет гарантии, что не нарвешься на очередное «фуфло», плюс изрезав десяток-другой метров дорогущего кабеля заработать стресс. И тут мне пришла мысль: «…а что если разделить фидер и шлейф, т.е. фидер нужен с волновым сопротивлением 50 Ом, а шлейф может быть с любым волновым сопротивлением, главное найти на нем точку подключения с Z = 50 Ом, а кабель использовать телевизионный для наружного применения RG-6U».

Товарищ подарил кусок кабеля РК50-7-11-ко2-78, замер показал Z = 50,1 Ом, из него сделал фидер длинной 1,5 метра (расстояние от разъема РА до места, где расположена точка подключения к шлейфу). Купил кабель «Эра simple RG-6U черный RL-64-PE100» 20 метров, замер показал Z = 104 Ом. На Aliexpress купил «F разъем на панель» 20 штук (с запасом). F-гайки купил в магазине, лучше всего брать гайки с длинной гильзой.

Длина согласующего шлейфа Дш = н*л*к, где н — число, знаменатель которого равен 4, а числитель нечетное число равное нужному количеству четвертьволн (н = 1/4;3/4;5/4 и т.д.), л — длина волны в метрах, а к — коэффициент укорочения.

Шлейф делится на две части «А» и «Б», точка соединения этих частей является местом подключения фидера, а другой конец части «Б» закорачивается с помощью «F разъем на панель».

Длина части «Б» = 0,036*л*к.

Длина части «А» = Дш  —  часть «Б». 

Коэффициент укорочения для кабеля RG-6U примерно 0,86.

Для однодиапазонного варианта сделал тройник (коробочку спаял из фольгированного текстолита в которой максимально близко расположены разъем SO239 и два «F разъем на панель»).

В настоящее время для многих радиолюбителей стал доступен антенный анализатор NanoVNA, с его помощью я и настраивал шлейф. Нужно отметить, что антенное полотно настраивать не нужно, в моем случае его длина 21 метр.

Для настройки нужно иметь несколько «F-бочонков», с их помощью наращивать части шлейфа небольшими кусочками (10-12см, дает сдвиг 100-150кГц) при необходимости. Расчетные значения шлейфа следует несколько увеличить (10-15см), все собираем и анализатором смотрим что получили. Поиграв размерами части «А» и «Б» с помощью добавочной вставки, наблюдая за поведением частоты и КСВ, станет понятно, что нужно сделать чтобы попасть на нужную частоту с минимальным КСВ.

Итак, настроил 1/4 шлейф на 14 МГц с КСВ = 1,1, провел пару связей — антенна работает. Рассчитал 3/4 шлейф на 28 МГц, с помощью «F-бочонка» нарастил часть «А» до 6,75 метра, подбирая размеры (укорачивал) настроил 28,0 МГц с КСВ = 1,05. Поработал в эфире — результаты понравились.

После этого решил делать коммутатор шлейфа на четыре диапазона: 7, 14, 21 и 28 МГц. В качестве переключателей использовал П2К, одна группа контактов переключает фидер, а другая шлейф. Длины шлейфов следующие: 28 МГц — 3/4л, 7 МГц — 1/4л, 21 МГц — 3/4л, 14 МГц — 3/4л, т.е. если добавить к части «А» 28 МГц» ~ 1,4 м получим «А» 7 МГц», если еще прибавить ~ 1м получим «А» 21 МГц», а если еще добавить ~4,2 м будет «А» 14 МГц». На выбранном диапазоне подключается своя часть «Б».

Соответственно, настройку частей шлейфа ведут последовательно в вышеуказанном порядке. Делать 1/4л часть «А» 14 МГц» первой не стал из-за неудобного расположения коммутатора, возможно кому-то будет удобней сделать ее первой. Желательно так подобрать чередование диапазонов, чтобы точка подключения шлейфа к полотну антенны была максимально удалена от здания.

Монтаж фидера внутри коммутатора выполнил РК50-2-11 советского производства Z = 52 Ом. Купленный новый РК50-2-11 в «ЧипДип» имел Z = 59 Ом.

Насчет кабеля «Эра simple RG-6U черный RL-64-PE100» были сомнения в плане пробивного напряжения изоляции. Если принимать во внимание коэффициент трансформации шлейфа 1:20, то напряжение в точке подключения к полотну антенны при мощности 100 Ватт на пиках будет около 2 кВ. У моего товарища была возможность испытать кусочек кабеля на пробой. Результаты меня утешили. При Uпост.max =6,1 кВ Ток утечки  0,01 ма, при Uперемен. = 5,1 кВ  ток утечки = 0,05 ма, при максимальном напряжении пробивной установки пробоя не добились.

Думаю, до 100 Ватт система будет достаточно надежна, что устроит многих радиолюбителей. Полотно антенны сделано из расплетенного «полевика» (П274, длина 21м). Изоляторы — фторопластовые пластины размером 150х28х8 мм. Оттяжки из шнура DanLine (Петроканат, темно-зеленый,6мм).

Оттяжки и полотно крепятся через коуши 5 мм и 4 мм. Фиксируются соответствующими Duplex и Simplex зажимами. Полотно по коушу уложено во фторопластовой трубке диаметром 4 мм. Соединение полотна и шлейфа герметизировано клеевой термоусадкой.

Шлейф закреплен на изоляторе с помощью пластин из текстолита. Одна оттяжка на стену к анкеру 100х10 с колечком, другая на дерево через дорогу.

Высота подвеса со стороны дерева ~4,5 метра, со стороны дома ~5,5 метров. Вся настройка этой антенны осуществляется в комнатных условиях, коммутатор расположен в помещении и не занимает много места, легкодоступен, а разъемы не подвержены коррозии. Корпус коммутатора спаян из двухстороннего фольгированного текстолита (248х74х40).

Я работаю только CW. Мощность 30-50 Ватт. На телеграфных участках всех четырех диапазонов КСВ 1,1-1,3.  За месяц провел более 100 QSO. На 28 МГц сработал: AC, HR, 3B8, R0A, R0S, R0L, BG; на 21 МГц сработал JA; на 7 и 14 МГц: Европа, Азия.

73! Константин (RN4LD)

26 декабря 2024