Поводом для написания данной статьи послужили вопросы, задаваемые на форумах радиолюбительских сайтов Республики Казахстан. Поделится своим опытом и знаниями я не могу, по причине того, что в моей жизни был период более 10 лет, который я посветил работе с молодёжью. Радиолюбители старшего поколения, наверное, помнят в 80-х и вначале 90-х годов молодые звонкие голоса в основном на 40 метровом диапазоне «Всем на 40 метрах здесь «Ульяна Леонид Восемь Павел Зоя Зоя», это работали молодые операторы радиосекции Клуба Юных Техников ПО «Карагандарезинотехника» из не большого города Сарань.

Материл изложенный в статье собран и отсортирован на основе полезной информации собранной на радиолюбительских сайтах, из популярных книг и справочников, полученной на основе проведённых экспериментов

 

Применение терминов «Несимметричный диполь», «Ассиметричный диполь» не совсем подходит для названия данного рода антенны, поскольку слово «диполь» от греческого – совокупность двух равных частей. Тем не менее, в радиолюбительской практике применяется именно эти названия для антенн с вибраторами разной длинны. Указанную антенну я применяю давно и очень доволен «неприхотливостью» в части касающейся согласования с трансивером. Уникальность данной антенны заключается в её применении на нескольких диапазонах и простоте изготовления. При возбуждении антенн передатчиком, настроенным на основную волну антенны, на основной волне располагаются полволны, причём в середине антенны образуются пучность тока и узел напряжения, а по концам — узлы тока и пучности напряжения.

Антенны могут возбуждаться не только на основной волне, но и на гармониках, т. е. на волнах, длины которых в целое число раз меньше длины основной волны антенны. При этом в диаграмме направленности появляются лепестки под малыми углами к горизонту. Для того чтобы заставить диполь работать на нескольких диапазонах оказалось, что достаточно просто сместить точку питания от центра. Обратите внимание красный маркер на рисунке:

Этот рисунок отчасти поясняет работу OCF диполя. На кратных диапазонах в центре образуются узлы тока и соответственно пучности напряжения, т.е. входное сопротивление при питании в центре практически стремится к бесконечности. Однако если сместить точку питания от центра диполя, то мы выйдем из зоны узлов тока. На расстоянии примерно 1/3 длины диполя, как видно из графика, токи на чётных гармониках равны по величине, и, следовательно, входное сопротивление (около 200-300 Ом) будет примерно одинаковым на этих диапазонах. Обычно в литературе предлагается использовать соотношение плеч 1/3. Но на практике можно экспериментировать с соотношением плеч, близким к 1/5 или 1/4. Входное сопротивление OCF в искомой точке примерно 200-300 Ом, поэтому для подключения коаксиального кабеля к такой антенне требуется согласующий широкополосный ВЧ трансформатор (4:1 при низкой высоте подвеса или 6:1 при высокой), а при высоких мощностях ещё и ВЧ дроссель, для борьбы с синфазными токами, вызывающими TVI.

Подвешивать OCF можно как угодно (горизонтально, наклонно, как inv.V), чем выше, тем лучше. Для охвата «неработающих» диапазонов параллельно подключают другие вибраторы. Есть ещё одно преимущество OCF перед полуволновым диполем — на гармониках более пологие главные лепестки излучения (прижаты к горизонту), что благоприятно для дальних связей.

В настоящее время использую две антенны и одна находится в резерве.

 

Общие параметры моих антенн:

Первая имеет длину вибраторов 28,05 и 13,7 метров соответственно. Работает такая антенна на диапазонах 80, 40, 20, 12 и 10 метров. На диапазонах 80, 40, 20 и 12 метров антенна имеет КСВ не хуже 1,6:1. На диапазоне 10 метров антенна «согласуется» на участке 28…29МГц с КСВ не хуже 3:1. Общая длина антенны получается около 42 метров, что делает её похожей на диполь на 80-метровый диапазон. Только в отличие от диполя она работает на 5-ти диапазонах. Трансформатор выполнен на сердечнике BN-43-7051 фирмы AMIDON.

Вторая имеет длину вибраторов 55,6 и28,05 метров соответственно. Работает такая антенна на диапазонах 160, 80, 40, 20, 12 и 10 метров. На диапазонах 80, 40, 20 и 12 метров антенна имеет КСВ не хуже 1,6:1. На диапазоне 10 метров антенна «согласуется» на участке 28…29МГц с КСВ не хуже 2,5:1, в середине диапазона 1,6:1. Общая длина антенны получается около 83 метров, что делает её похожей на диполь на 160-метровый диапазон. Только в отличие от диполя она работает на 6-ти диапазонах. Трансформатор выполнен на 4-х трубках FRR-9,5.

В резерве имеется третья антенна размеры вибраторов 16,9 и 4,1 метров соответственно. Работает такая антенна на диапазонах 40, 20, 15 и 10 метров. На всех указанных диапазонах антенна имеет КСВ не хуже 2:1. Данную антенну я применил при переезде на новый QTH, и она использовалась до наступления весны, и была заменена первой антенной. Она проста в изготовлении и имеет небольшие габариты. Общая длина антенны получается 20 метров. (Похожа на диполь на 40-метровый диапазон, только работает на 4-х диапазонах.), для неё есть уже место для подвески и весной я её обязательно смонтирую, так как к этому времени у меня будет готов коммутатор антенн управляемый моим трансивером.

Я вынужден использовать этот тип антенны не по причине финансовых затруднений. Просто крыша дома, где расположена моя квартира в плачевном состоянии и на протяжении последних лет идут только разговоры о ремонте.

 

 

Обзор антенн OCFD

 Первый эксперимент я провёл с такой конструкцией:

Параметров заявленных автором на 10 метровом я получить не смог, они были на краях диапазона в пределах КСВ не хуже 3,5:1, в середине диапазона 1,6:1. На остальных практически такие же, как и у автора.

 

К недостаткам можно отнести то, что на 80 и 40 метрах антенна стреляет в небо, может для связи с воздушными объектами, при наличии корреспондентов было бы и хорошо, но нам этого не нужно. Могу посоветовать как дачный вариант, что бы быть в эфире во время «отдыха» на даче. Далее я проведу беглый обзор по информации собранной на зарубежных сайтах, который позволит понять рекомендуемые параметры для антенн этого типа, они ясно изложены на эскизах и пояснений не требуют, FD общее торговое название, цифра количество диапазонов.

 

 Торговая марка FD4 широко представлена на рынке США и в Европе. FD4 (80/40/20/10-m)

Её модификация для получения 15 метрового диапазона. FD4 (80/40/20/15/10-m)

 

Компромиссные антенны

 Обзор от PA0FRI поясняющий возможность получить 80 метровый диапазон при минимальных размерах антенны.

 Вариант для решения проблемы с диапазоном 160 метров.

Выше изложенную информацию я даю для тех, кто имеет ограниченное пространство для размещения антенн на диапазоны 80 и 160 метров.

 

Выбор Balun

На этом рисунке даётся пояснение в выборе Balun

 

Эскиз поясняет, что вертикальная часть фидера не менее 5 метров при общей длине кабеля питания в районе 27,2 метров.

 

 

Данная схема была взята за основу и проведены расчеты в программе MMANA-GAL_Basic не скольких вариантов. Экспериментальным путем был выведен коэфициент укорочения для материала полотен антенны полевого провода П-274М, он оказался в пределах 0.9- 0.95 в зависимости от производителя. И я остановился на проводе предприятия, где я работаю инженером наладчиком. Коэфицент укорочения Ку=0.9

Конструкция П274М

 

Каждая жила содержит 3 стальных и 4 медных жилы диаметром 0,3 мм.

В процессе эксперимента было выявлено что при подключении полотен 2–х антенн на выход одного трансформатора ( в зарубежной литературе Balun) из за взаимного влияния элементов параметры антенны получаются хуже. Параметры улучшаются при использовании раздельных систем Balun с кабелем, также параметры улучшаются при разносе антенн в пространстве по вертикали и горизонтали.

Строим антенну

 В разделе «Общие параметры моих антенн» этой статьи я указал в размеры полученные расчетным путем, так как при повторении антенны вы имеете свои параметры подстилающей поверхности антенны и вы будете вынуждены её подстроить. Проще говоря в каждом регионе Казахстана параметры грунта разные:

 

Как видите характеристики грунта по территории Казахстана значительно различаются.

Вы наверное заметили в списке диапазонов моих антенн 15 диапазон присутствует только в третьем варианте, и не упоминаются диапазоны 30 и 17 метров. Антенна работает на данных диапазонах с тюнером моего трансивера, немного уступая основным.

 Для изготовления антенны вам понадобятся материалы:

•   Провод полевой П274М возьмете на 5 % больше расчетных размеров элементов.

• Трубки термоусаживаемые ТТК (3:1)-9/3 с внутренним клеевым слоем для герметизации концов элементов и растяжек, ТТК (3:1)-24/8 для кабельного дросселя по 1 метру, к сожалению её продают с такой кратность, у вас ещё останется и на вторую и третью антенны.
• Трубки термоусаживаемые ТУТнг с наружным диаметром близким размеру внутреннего отверстия ферритовой трубки и длиной превышающей высоту двух сложерных трубок.
• Эпоксидный клей эдп-2, продается в отделах хозяйственных товаров в упаковках различной емкости, заранее расщетайте объем вашей коробки под узел балуна и купите с запасом, что бы не пришлось бежать в магазин когда не хватит.
• 4 ферритовые трубки.
• Изоляторы для полотна и центральный изолятор.
• Материал для оттяжек, можно применить тоже П274М разбивая его изоляторами через 6-7 метров.
• Материал для оттяжек мачты, стальная проволока диаметром 3-4 мм
• Мачта для установки на крыше её конструкцию и монтажные схемы в этом документе в приложениях этого документа: ссылка

 

Обязательно выполняйте герметизацию в месте прохода (крепления) мачты и в местах крепления оттяжек. Это избавит вас от лишних проблем с жильцами верхних этажей и организацией ведущей текущее обслуживание вашего дома.

 

Эскизы изоляторов.

Изоляторы изготовляются из стеклотекстолита (Текстолита) толщиной 5-6 мм, гетинакс применять не рекомендую, он хрупкий и не любит ударов, возможных при не удачном опускании элемента.

 

Сборка антенны

 На центральный изолятор установить трансформатор ( кабель питания антенны и «кабельный дроссель» разумеется должны быть смонтированы при его сборке) и закрепить его, под гайку положить шайбу-гровер. Провод полевой П274М не распускать на отдельные жилы, использовать двойной. Необходимо нарезать полотна антенны по размерам, часть полотна уйдет на вязку к изолятору, растяжки длиной 3 или 6 метров в нужном количестве для обеспечения подвеса антенны. Сборку начинать с центрального изолятора на котором располагается трансформатор и имеются отверстия для вязки полотен и оттяжки (незабывайте на оттяжки предварительно одевать кусочки трубки термоусаживаемой ТТК (3:1)-9/3 с внутренним клеевым слоем) для герметизации концов растяжек, это защита от проникновения атмосферной влаги внутрь провода и последующей коррозии.

 

П274М лучше вязать морским узлом.

 

Это избавит ваши пальцы от ранений о стальные жилы и обеспечит надежное крепление, обратите внимание на рисунок б), новички часто делают эту ошибку. Когда этот узел не нагружен при опущеном элементе, его легко развязать.

 Так будете вязать концы элементов и отяжки. На узле которым будете вязать элемент к центральному изолятору сделать 3 петлю в том же направлении, как выполнены 2 предыдущиие. Пропустить его под провод проходщий через два отверстия в центральном изоляторе со стороны установки трансформатора и затянуть узел. Сделать разделку концов полотен и выводов трансформатора, надеть кусоки трубки термоусаживаемые ТТК (3:1)-9/3 с внутренним клевым слоем. Разделаные концы соеденить накручивая медный многожильный вывод трансфатора на очищенные и предварительно скрученные не изолированые концы П274М с шагом и пропаять скрутку припоем ПОСК61, надвинуть трубку термоусаживаемую и усадить феном. Далее через изоляторы смонтируйте оттяжки, не забывайте на них надевать по два кусочка. Смонтированная антенна готова к подвесу её лучше расположить под углами которые указаны на эскизе , закрепив оттяжку центрального изолятора к установленной предварительно мачте на крыше вашего дома, крайнем случае к мачте антенны ТВ коллективного пользования, если они ещё остались на крышах ваших домов. Сейчас по Казахстану массово внедряется кабельное и спутниковое ТВ и во многих городах они просто не используются.

 

Трансформатор для согласования антенны

Питание таких антенн необходимо осуществлять через так называемый Balun. Это ферритовые трансформаторы на ферритовых трубках выполняют сразу несколько функций: трансформируют сопротивление, симметрируют токи в плечах антенны и подавляют синфазный ток в оплётке коаксиального фидера. Сейчас в продаже появились ферритовые трубки зарубежных фирм с хорошими характеристиками, в частности FRR-4,5 и FRR-9,5, имеющие размеры dxDxL 4,5x14x27 и 9,5х17,5х35 соответственно. FRR-9,5 и FRR-4,5 (СМ фото) использовались в качестве помехо-подавляющих дросселей на кабелях, соединяющих системные блоки компьютеров с мониторами на электронно-лучевых трубках на шнуре 1 трубка. Сейчас их массово заменяют на матричные мониторы, а старые выбрасывают вместе с ферритами. На USB шнурах для присоединения модемов и принтеров и.т.д. применяются трубки фирмы WURTH . (См эскизы) На каждом шнуре по две трубки их габариты показаны на эскизах 1-6.

  

Четыре трубки, сложенные рядом по две, образуют эквивалент «бинокля», на котором можно разместить обмотки трансформаторов, перекрывающих все КВ диапазоны от 160 до 10 м. Трубки имеют скруглённые грани, что исключает повреждения изоляции проводов обмоток. Трубки удобно скрепить вместе, обмотав широким скотчем.

 

Схема подсчёта витков при намотке трансформатора на бинокле

 

 Практический пример намотки на сердечнике Амидон

 

Фото своих трансформаторов я не делал и для примера подобрал в интернет похожие. Для первой мой антенны он выполнен так. Трансформатор выполнен на сердечнике BN-43-7051 фирмы AMIDON. Его параметры и других изделий вы можете посмотреть тут ссылка. Первичная обмотка выполнена из оплётки кабеля RG-214 /U (2 оплётки посеребрённая медь), внешняя изоляция из ПВХ и легко снимается. Для этого нужно осторожно сделать продольный разрез лезвием безопасной бритвы. После снятия оплётки с изоляции центральной жилы растянуть для получения плотного многожильного провода. Вторичная обмотка выполнена RG- 178/U (Внешний диаметр 1.8 мм, центральная многожильная жила и оплётка, посеребрённые и соединены параллельно. Трансформатор получился широкополосный, но как видите материалы, применённые в нем, приобрести не просто, не все доступны и стоят не дёшево.

Во второй антенне применён трансформатор, который описан ниже:

Из различных схем широкополосных трансформаторов используется простейшая, с раздельными обмотками, витки которых имеют дополнительную связь за счёт плотной скрутки проводников между собой, что позволяет уменьшить индуктивность рассеяния и за счёт этого повысить верхнюю границу рабочей полосы частот. Одним витком будем считать провод, продетый через отверстия обеих трубок «бинокля». Половиной витка - провод, продетый через отверстие одной трубки «бинокля».

Как видим, получается весьма широкий выбор соотношения сопротивлений. Трансформатор с коэффициентом 1:1 - подобно дросселю симметрирует токи в плечах антенны и подавляет синфазный ток в оплётке кабеля питания. Прочие трансформаторы в дополнение к этому ещё и трансформируют сопротивления. Чем руководствоваться при выборе числа витков? При прочих равных условиях трансформаторы с одновитковой первичной обмоткой имеют примерно в четыре раза более высокую нижнюю границу полосы пропускания по сравнению с двух витковой, но и верхняя частота полосы пропускания и них значительно выше. Поэтому для трансформаторов, используемых от диапазонов 160 м и 80 м лучше использовать двух витковые варианты, а от 40 м и выше - одновитковые. Использовать целочисленные значения числа витков предпочтительно, если желательно сохранить симметрию разнести выводы обмоток на противоположные стороны «бинокля». Чем выше коэффициент трансформации, тем труднее получить широкую полосу пропускания, поскольку возрастает индуктивность рассеяния обмоток. Компенсировать её можно путём включения конденсатора параллельно первичной обмотке, подбирая его ёмкость по минимуму КСВ на верхней рабочей частоте. Для обмоток обычно используют провод МГТФ-0,5 или более тонкий, если нужное число витков не умещается в отверстии. Заранее рассчитывают нужную длину провода и отрезают её с некоторым запасом, для выполнения вывода концов в наружу из герметичной конструкции, о которой напишу ниже. Провод первичной и вторичной обмоток плотно скручивают, до намотки на сердечник. Если отверстие феррита не заполнено обмотками, лучше продевать витки в подходящие по диаметру термоусаживаемые трубки, отрезанные по длине «бинокля», которые после завершения намотки усаживаются с помощью фена. Плотное прижатие витков обмоток друг к другу расширяет полосу трансформатора и часто позволяет исключить компенсирующий конденсатор.

Собранную конструкцию нужно поместить подходящую по размерам стакан, вырезанный из полиэтиленовых бутылок бытовой химии подходящих размеров. Либо поискать в отделах электротоваров корпус распределительной коробки подходящих размеров. В стакане нужно проколоть отверстия (распределительной коробке просверлить) для вводов и обеспечить его подвеску на выводах, что бы не касался стенок и дна. На трансформатор положить прокладку из материала бутылки, сверху поставить болт М6 длиной 30-40 мм с шайбой с внешним диаметром 20-30 мм. RG-58/U, RG-58A/U и RG-58C/U. В стакан (коробку) залить эпоксидной смолой так, чтобы над шайбой был слой 5-7 мм. Следует иметь в виду, что повышающий трансформатор может работать и как понижающий, с тем же коэффициентом трансформации, если его перевернуть. Обмотки, предназначенные для подключения к низкоомным сопротивлениям, нужно выполнять из экранной «плетёнки» или нескольких проводов, соединённых параллельно. Следует отметить о необходимости применения «кабельного дросселя» для исключения влияния питающего кабеля на характеристики антенны, он выполняется из ферритовых трубок. Ферритовые трубки и термоусаживаемую трубку нужно предварительно надеть на кабель перед монтажом его в стакан (коробку). После выполнения сборки трансформатора и монтажа в стакан (коробку) излишек кабеля вытягивается наружу. Ферритовые трубки на максимально возможное расстояние пододвигают к стакану (коробке) и закрепляют кабельными стяжками, по 2-ве между трубками и по одной на конечных трубках. На них надвигается термоусаживаемая трубка и усаживается, это защитит трубки от влияния атмосферных осадков.

 У меня - это 5 трубок FRR-4,5 или FRR-9,5 зависит от диаметра кабеля. В завершении хочу сказать, что на практике можно применить различные способы «согласования» данных антенн. Об этом много литературы и каждый выбирает свои способы.

73! Александр Васильев UN8PA.