Антенна из рулетки

0 2339
0

Антенна из рулетки

Антенны с плавно изменяемыми механическими размерами очень сложны конструктивно. Настолько, что  самостоятельно их практически никогда не делают. Во всяком случае мне до настоящего времени известна лишь одна попытка (голый медный провод со скользящим контактом, наматывается на барабан мотором).

Сложностей две:

1. Барабан с проводящей лентой. Он должен либо вращаться в обе стороны мотором, обеспечивая многократную наматывание-разматывание. Либо иметь пружинный механизм, для самостоятельного сворачивания.

2. Узел скользящего токосъемника.

Антенна из рулетки

И то, и другое практически нереально изготовить самостоятельно. Ну так и не будем. 

Барабан с проводящей лентой уже давно до нас изготовили. Называется мерная рулетка. Доступны и недороги самоскручивающиеся стальные рулетки длиной 5, 8 и 10 m.

Возразят - в рулетке же сталь, материал совсем не антенный. Да, сталь. Ее проводимость в 6..7 раз хуже чем у меди. Но зато ширина ленты рулетки довольно велика. Типично – 19 mm. По проводимости это эквивалентно медной ленте 2,5 ... 3 mm или медному проводу 1,5 ... 1,8 mm (по длине периметра сечения). Так что в качестве излучающего элемента антенны стальная рулетка подходит ничуть не меньше, чем медный провод 1,5 mm.

А что делать со скользящим контактом? Лучше всего – ничего. То есть устроить антенну так, чтобы он был вообще не нужен. И это вполне реально, если барабан с лентой (нашу рулетку) разместить не в точке питания, а на верхнем конце вибратора.

Простейшая конструкция выглядит так, как показано на фото слева. Делается она так:

• Берем обычную рулетку 5 m и привязываем к ее корпусу конец пластикового шнура или толстой лески, длиной 15...16 m, как показано на фото справа.

• К другому концу веревки привязываем небольшой грузик.

• К началу ленты рулетки небольшим болтиком крепим конец медного провода диаметром 1, 1,5 mm и длиной 2,3 m. Если уголок начала рулетки приклепан к ленте не жестко (а так почти всегда и бывает, это делают для возможности измерения как внутри, так и снаружи), то его надо заклепать полностью, чтобы обеспечить надежный электрический контакт с лентой.

• Раскручиваем грузик и перебрасываем его через подходящую ветку дерева на высоте больше 7,5 m, как показано на фото слева.

• Вытягиваем грузик вниз, так чтобы вытянулись вертикально и лента рулетки, и дополнительный медный провод.

• Нижний конец дополнительного провода должен располагаться у земли. Это точка питания нашего GP.

• Обычные для GP противовесы на земле или хоть какое-нибудь заземление тоже понадобятся.

Теперь, вытягивая вниз пластиковую веревку, мы можем удлинять наш GP – рулетка разматывается, ее корпус едет вверх. Отпуская же пластиковую веревку мы можем укорачивать наш вертикал: под действием собственного веса и внутренней спиральной пружины рулетка сматывается, втягивая в себя излишек ленты, и опускается ближе к земле.

GP, перестраиваемый от 10 до 29 MHz

Если мы сделаем все, как описано выше, то получим почти обычный l/4 GP.  А у такой антенны при хорошей земле Ra = 36 Ом если точка питания на уровне грунта и еще ниже, если она приподнята. Поэтому КСВ50 довольно велик, от 1,5 на резонансе. Для повышения Ra антенну надо удлинить, а лишнюю  появляющуюся при этом лишнюю +jXa убрать последовательным конденсатором в точке питания.

Включение конденсатора 180 пФ между центральной жилой и вертикалом, показанным на фото слева, позволяет при рулетке длиной 5 м достичь КСВ50 < 1,2 на любой частоте от 10 до 28,5 МГц при расположении точки питания на уровне грунта.

Внимательный читатель заметит две странности в указанных выше размерах. Во-первых, почему медный провод снизу имеет длину не l/4 на 28,5 MHz (т.е. 2,6 m), а на 0,3 m  меньше? Во-вторых, суммарная длина этого провода и рулетки 5 m составляет 2,3 + 5 = 7,3 m. Этого хватает на  l/4 резонанс на 10,1 MHz,  но явно недостаточно, чтобы на этом диапазоне антенна была бы удлинена, до Ra = 50 Ом. Для компенсации реактивности последовательного конденсатора 180 pF на 10,1 MHz обычный вертикал должен иметь минимум 7,7 m высоты. Нестыковка на 0,4 m получается. 

Но в этих рассуждениях не учитывается влияние самой рулетки наверху антенны. Барабан с лентой имеет диаметр от 50 mm когда вся лента втянута, до 30 mm когда вся вытянута (лента-то вытянута, но остается внутри намотанной длинная многовитковая спиральная пружина, обеспечивающая обратное сматывание ленты). Это создает дополнительную емкостную нагрузку сверху, электрически удлиняя антенну. В вытянутом состоянии лента имеет не точно 5 m длины, а примерно на 0,1m  больше – технологический запас. Поэтому все работает именно при проводе 2,3 m и рулетке 5 m.

Антенна очень удобна для поездок. Весь ее комплект: рулетка 5 m, медный провод 2,3 m, катушка с леской или шнуром, конденсатор 180 pF (до киловатта мощности TX хватит KCO на 500 V), моток тонкого обмоточного медного провода на противовесы. Все это в транспортном состоянии умещается по весу в 400 грамм, а по размерам – в карман куртки. Меньше вроде бы некуда. И при этом получается полноценный резонансный вертикал на 6 диапазонов. 

Да конечно, еще требуется и дерево (или иную точку подвеса) найти, и вручную перестраивать высоту антенну с диапазона на диапазон (хотя, в принципе, можно приспособить и моторчик, с барабаном, наматывающим пластиковый шнур), но это плата за предельную простоту и минимальные габариты\стоимость антенны.

GP, перестраиваемый от 7 (3,5) до 29 MHz

Естественно, применив рулетку длиной 8 m можно легко получить нижний диапазон 7 MHz. Но оказывается можно достичь резонанса на 7 MHz, используя только рулетку 5 m. 

В описанную выше конструкцию вносится единственное изменение. Между верхним концом медного провода и началом рулетки устанавливается катушки с индуктивностью около 8 uH, параллельно выводам которой включен обычный тумблер. Последний замкнут на всех диапазонах, кроме 7 MHZ. При переходе на диапазон 40 m вам придется не только отпускать шнур, но и разомкнуть тумблер. Имея в виду, что он расположен на высоте 2,3 m это можно сделать не прибегая к помощи лестницы. 

Конечно, КСВ на 7 MHz получается не столь низким как на остальных диапазонах, около 1,5. Но лучше такой КСВ, чем полное отсутствие диапазона.

Полная физическая высота антенны получается меньше l/4 диапазона 40 m. GP укорочен. Но укорочен не сильно. На усилении это сказывается мало (бОльшее влияние оказывают противовесы и добротность катушки).  А сужение полосы не очень важно при перестраиваемых размерах (хотя, конечно, не очень удобно при переходе с 7005 kHz на 7195 kHz выходить подтягивать шнур сантиметров на 25).

При рулетке длиной 10 m, можно получить все диапазоны от 3,5 до 28 MHz. В этом варианте между верхним концом провода и началом рулетки включается параллельный LC-контур 3,6 uH \ 430 pF, настроенный примерно на 4 MHz. Полоса в диапазоне 80 m очень узка, около 25 kHz, но при механической перестройке это не так страшно. Данные контура очень критичны, их следует подобрать для получения резонанса на частоте 3,51 MHz при полной длине.

Настройка

Просто тянем или отпускаем шнур до получения резонанса на требуемой частоте. Но для этого надо контролировать КСВ. Конечно, можно несколько раз сходить от шнура к TRX  (посмотреть КСВ) и обратно. Или попросить кого-то, сидящего за трансивером покомандовать.  Но делать это всякий раз при смене диапазона очень неудобно.  Для упрощения ручной перестройки антенны есть два выхода:

  1. Сделать на шнуре несмываемым маркером метки, соответствующие настройкам каждого из диапазонов (первый раз для нанесения метки один раз каждый из диапазонов придется настроить неспешно).
  2. В точке питания антенны разместить индикатор отраженной волны. Я пользовался этим датчиком, подключив к его выходу отраженной волны обычный красный светодиод через резистор 300 Ом.  Настройка в таком варианте очень проста: дав с TRX небольшую (ватт 20 ... 40) мощность, подойти  к основанию антенны и тянуть-отпускать шнур до минимума яркости светодиода.  

Имеет смысл сделать точку питания в небольшой коробочке, разместив там входной разъем подключения кабеля, укорачивающий конденсатор 180 pF, пару болтов с внешними клеммами (для подключения вибратора и противовесов) и датчик отраженной волны со светодиодом. Это хотя и увеличит слегка вес комплекта антенны, но сделает эксплуатацию более удобной.

Варианты механики

Если переброшенный шнур легко скользит по ветке, то все хорошо: вверх антенна вытягивается шнуром, вниз – под весом рулетки и тяги ее пружины.  Но если скольжение затруднено (а так случается нередко, особенно если ветка V-образно примыкает к стволу или более крупной ветке, и шнур заклинивается в этом остром углу), то веса корпуса и тяги пружины рулетки может оказаться недостаточно. В этом случае  к корпусу рулетки следует привязать не один, а два пластиковых шнура: первый как и прежде перебрасывается через ветку и тогда идет вниз, второй идет вниз непосредственно. Тогда вытягивая первый шнур мы увеличиваем высоту антенны, а второй – уменьшаем. Чтобы второй шнур не путался с лентой рулетки, точку питания надо немного отнести в сторону, т.е. сделать вертикал слегка наклонным.

Аналогичное решение может быть применено и в горизонтальном варианте, например, для l/4 слопера, выдвигаемого с балкона. Проект (именно так я на практике не делал, но не вижу ни одной причины, почему может не  работать обычный  l/4 слопер) показан на следующем рисунке.

Антенна из рулетки

 

Механической основой является горизонтальны флагштоковый механизм  из пластикового шнура на двух роликах. Такие конструкции нередко применяются (особенно в южных областях) для сушки белья. Чтобы сделать из этого антенну остается лишь закрепить на шнуре корпус рулетки,  и сделать на балконе точку питания, используя металлоконструкции дома как заземление.

 

Источник http://dl2kq.de/ant/3-47.htm


Источник | Опубликовал: RD3AVG


и поделитесь с друзьями в соц сетях:


Добавить комментарий

Похожие новости