Коллинеарная антенна «DIAMOND» F-23 M-2.

Юрий Юкин RK4FX.

Обновлено 22.03.2022

yukinrk4fx@yandex.ru

Коллинеарная антенна  «DIAMOND»   F–23 M–2.

Методические  рекомендации  для  работы  в  диапазоне  144-146  МГц.

6   метрового , 4 метрового и 70 сантиметрового р/любительских  диапазонов.

Вводная часть и технические условия.

Для тех, кто в совершенстве желает  овладеть и повысить свои знания об приемо-передающих УКВ антеннах и их возможностях , а так же  применения их в своей  практике , для любителей и профессионалов предоставлен  данный материал. В месте с тем  надо отметить , что диапазон 6 метров и 4 х метровый пока еще не открыты на территории России и Республики Беларусь.

Стандартная  за рубежная коллинеарная антенна  F- 23 применяемая  для работы  в любительском диапазоне частот 144-146 мгц, все же далека от ее совершенства которое  возможно достичь в данной модели с весьма достаточно  высокими показателями  в ее работе.

Стандартная коллинеарная антенна  F-23 и ей подобные предназначены для проведения «стандартной» профессиональной связи , на не на весьма отдаленные  по расстоянию объекты, что более и им и не требуется. В радиолюбительском же движении УКА вистов этого явно не достаточно для проведения  на данных моделях не направленных  антенн  дальних и сверх дальних радиосвязей.

Опубликованный  ниже материал будет полезен как для начинающих радиолюбителей УКА вистов ,так и для подготовленных радиолюбителей  занимающихся изготовлением , конструированием и использованием эффективных  не направленных антенных систем двух метрового диапазона , так как  более менее подробного материала по данным коллинеарных систем последовательного синфазного питания не так много представлено в печати и в интернете.

В свободной  же продаже на рынке представлено большое разнообразие коллинеарных антенн, сама по себе антенна – изделие не дешевое и требует порой значительных денежных «вливаний». Но самое интересное заключается в том , что зачастую рекламодатели  так порой восхваляют свое «изделие» что обычному потребителю  кажется и нет лучшего варианта чем представленные ими модель, что в большинстве своем далеко не соответствует действительности ,- это всего лишь реклама и маркетинговый ход. Просто следует не забывать о профессионалах рекламных служб, которые прекрасно  отрабатывают свои деньги и детально зная свое дело приносят значительную прибыль  производителям, которые несомненно достойно оплачивают им услуги.

Так что с выбором в любом случае с промышленными образцами антенн нужно подходить довольно скрупулезно, а в особенности с «изделиями» поставляющими бизнесменами из Китая, так как «пробелов» в качестве изделий  –  коллинеарных синфазных антенн довольно много. К тому же представленные на Российском рынке  «за бугорные» антенны  являются в основном простым техническим и технологическим решением завода  и дешевыми  ( с позиции завода – изготовителя ) для массовой реализации , что и несомненно отражается на их технических характеристиках.

В основном УКВ спортом занимаются подготовленные радиолюбители, прошедшие солидную «школу» на КВ.  Что касается УКВ радио любителей занимающимися   D-X ми, то они  являются  ЭЛИТОЙ  радиолюбительского спорта.

В предоставленной нами модели  и материале мы постараемся вам более понятно и более менее доступно изложить суть определенных  совершенствований и доработок ,  для получения вами значительно  более высоких показателей в работе  данной антенны относительно ее первоначального оригинала..

Не следует однако забывать старую и порой  забытую некоторыми

радиолюбителями всем известную истину, что  самый эффективный усилитель на УКВ и в частности на 144 -146 мгц , в том числе, на  TX   и  RX ,- это хорошо спроектированное и отлаженное антенно-кабельное хозяйство.

Не следует собирать, либо приобретать мощный усилитель,  если КПД вашей антенны слишком низок, вы лишь получите весьма скромные результаты при больших энерго -затратах.

Так  , при прочих равных условиях , увеличение выходной мощности передатчика в 4 раза , приведет лишь к возрастанию  сигнала на дальней трассе на  приемной стороне , всего лишь на один балл. И кроме того , что бы увеличить дальность связи в два раза при наличии видимости , необходимо увеличить выходную мощность передатчика в 4 раза, а в зоне полутени в 8 раз, конечно учитывая  при этом специфику местных условий. Иными словами говоря,- самым лучшим решением будет добиться наиболее эффективной вашей работы  в эфире , это лишь путем совершенствования антенно – фидерной системы. В этом случае вы можете повысить уровень своего сигнала на приемной стороне вашего корреспондента в несколько раз.

Тем не менее многим начинающим радиолюбителям интересен вопрос о дальности уверенно – гарантированной связи между двумя однотипными антеннами , при отсутствии условий благоприятного прохождения на 2 х метровом диапазоне, при обычно повседневно используемой радиолюбителями мощности передатчика.  Для этого мы приводим уточненную формулу расчета дальности связи . 4,15 ( корень квадратный из Н1 + корень квадратный из Н 2 ) ; где Н 1 – высота первой антенны  от уровня моря , Н 2 высота второй антенны над уровнем моря , при чем высоту антенны нужно брать с учетом ее высоты от уровня моря плюс высоту самой мачты антенны от земли и конечно непосредственно до самого излучателя. 4,15 – это уточненный коэффициент распространения электромагнитной волны над континентальной сушей.

В  основном в лучших  стандартных  вертикальных антеннах КПД составляет лишь 30 – 40 %, а в обычных G P с тремя противовесами  всего лишь  5 % вывод напрашивается сам собой и не трудно будет  подсчитать сколько энергетики у вас уходит в пустую.. КПД усовершенствованной нами данной модели антенны составляет (зависящей от ее настройки и изготовления по наилучшим нашим рекомендациям) 75- 80 %.

Предлагаем вашему вниманию   реновацию – возрождение в новом качестве многим известную  радиолюбителям  антенну  F – 23м2. Преимущество данной одно – диапазонной коллинеарной синфазной антенны в том, что электромагнитное поле распространяясь от нее как бы скользит вдоль земной поверхности при этом «заглядывая»  далеко за линию горизонта, при этом обеспечивая корреспондентов в радио сети стабильной связью.

При достаточно длительной эксплуатации данной антенны она показала превосходные  результаты  и оценки в работе с владельцами индивидуальных радиостанций , а так же в работе и через  репитеры городов Воронеж -430км. Липецк- 370км. Белгород 650 км. и ближайших областных и республиканских центров,- Тамбов – 244км, Рязань – 380 км. Ставрополь – 1000 км. Саратов. Саранск. И т.д. Городов государства Украина  :  Харьков  – 703 км. Киев- 1100км. Днепр  -874 км. и ряд других городов.

В основу практики и теории антенн с вертикальной поляризацией положено существование  так называемого «электрического  феномена» ,- зеркального отражения которое появляется в данном случае  с искусственной землей (противовесами) в момент передачи и приема сигнала. Получение наилучших максимальных результатов в проведении радиосвязи при применении данного коллинеарного излучателя,  цель данного нашего технического материала .

И так приступаем…Первоначально вы можете опробовать следующий  достаточно хороший и многократно проверенный  вариант , что бы в последующем вы смогли приступить к более сложной конструкции,- второго варианта антенны.

Вертикальные излучатели изготовляются из медного жесткого провода  диаметром 3,5 мм. Его марка  ПВ-1-10. ( голого провода без изоляции, в дальнейшем при работе антенны вы по достоинству оцените именно применение медного излучателя на антенне в сравнении с алюминиевым, либо латунью).  Возможно и применение медного – жесткого провода 4.0 мм. ( 16 квадратов). Результаты его применения будут даже несколько  лучше , чем 3.5 мм. За счет его увеличенной полезной площади, но общий вес конструкции несколько увеличится , но конечно незначительно. Тем не менее следует иметь в виду , что провод в 16 квадратов , так и ПВ 1 – 10  может быть изготовлен как по ГОСТУ , так и по ТУ. В связи с чем его диаметр по ТУ может значительно отличаться от провода  изготовленного по ГОСТУ, при выборе провода следует конечно практически замерять его диаметр  и особо не доверять «кричащей» рекламе.

В месте с тем необходимо отметить , что медь сама по себе довольно «капризный» материал и на открытом воздухе по многим причинам подвергается порой быстрому окислению, что приводит  к отрицательным результатам в работе антенны, выражающееся в довольно заметном  потери сигнала на прием и проявляются соответствующие потери на передачу из за пленки окисла.  Однако,  находясь в защитном корпусе , подобного не происходит довольно очень продолжительное  время , что способствует нормальной работе самой антенны не ухудшая параметры ее излучателей.

Тем не менее не следует выбирать мягкую медь, так как сам по себе данный материал способен  к «текучести » то есть вытягиваться, что в последствии отразится  на параметрах вашей антенны  и в уходе резонансной частоты ваших излучателей.

Следует принять во внимание, что чем больше количество излучаемых элементов, тем выше  усиление антенны, но при этом сужается полоса пропускания.

Максимальное усиление  коллинеарной антенны можно добиться при  увеличении расстояния между излучателями  в 03 – 05 лямбда, но в том случае , когда  коллинеар состоит из отдельно синфазно запитанных  (каждый своим кабелем)  полуволновых вибраторов. Если же в виде сплошного провода , в котором между вибраторами  включены фазовращающие катушки или шлейфы, то в этом случае полуволновые вибраторы надо располагать ближе друг к другу.

При установки фазовращающей «петли»  расстояние между вибраторами будет составлять 0,25 от длинны волны , это несомненно скажется на значительном коэффициенте усиления коллинеара, но приведет к тому, что появится многолепистковость , а это в свою очередь скажется на диаграмме коллинеара. Иными словами говоря  уменьшатся значительно малые углы излучения к горизонту , уменьшится и их энергетика, что реально отразится в худшую сторону при проведении дальних  и сверх дальних  связей.

В данном материале мы представим вам два варианта данной модернизированной антенны. Вначале будет опубликован первый вариант  и чуть позднее , мы дополним данную статью вторым еще более совершенным вариантом , который показал намного более значительные показатели , в сравнении с  первом вариантом. Но для того что бы приобрести определенный практический и теоретический опыт  с модернизацией подобных антенных систем, я порекомендовал вам начинать именно с первого варианта, что бы затем в последующем вам было довольно легко и без особых проблем  перейти ко второму , варианту  более  совершенной конструкции  антенны обладающей довольно высокими энергетическими показателями во всех отношениях.

Вариант № 1.  И так переходим конкретно к размерам.

Нижний излучатель имеет длину 1360мм. Средний 1500мм. Верхний 1160мм. Общая длинна излучателей без учета фазовращающих  индуктивностей составляет 4м.02 см., но может при изготовлении варьировать в пределах нескольких сантиметров. Общий вес вибраторов, без фазовращающих катушек, будет составлять 0,342 грамма. Все зависит от применяемого вами металла , трубки либо прутка.  Формула расчета  излучателей следующая : Для 1 вибратора  длинна  равна  2,06 х 0,66. Для второго вибратора 2.06 х 0.728. Для третьего вибратора 2.06 х 0.563., здесь следует оговориться , что данная длинна рассчитывается исходя из включения в длину излучателей и латунного устройства  для крепления в них самого вибратора и припаянных к нему фазовращающих катушек.

Антенна работает как излучатель имеющий размеры  2 лямбды для этого диапазона, что является критерием в данной модели и к чему вы должны стремиться. Нижний излучатель имеет значение  +5\8 лямбда, недостающая  его длинна  частично компенсируется за счет катушки L-1,2. Средний вибратор имеет значение полноразмерного излучателя  как 3\4 для этого диапазона. Верхний излучатель имеет размеры близкие или равное к значению 5\8 от лябда и зависит  в свою очередь от длинны среднего вибратора.  Здесь сразу же следует оговориться, что для хорошего усиления и сведения к минимуму побочных лепестков в диаграмме,   вам стоит стремиться к получению равенства токов в полуволновых вибраторах. Однако большое усиление можно получить и при неравномерном распределении тока в вибраторах, но при этом возрастет уровень боковых лепестков . В свою очередь распределение высокочастотного тока в вибраторах антенны     будет зависеть от расположения фазовращающих катушек между вибраторами. Перемещая фазосдвигающие катушки по вертикали, можно получить ток в верхнем ,– концевом вибраторе даже больше чем в нижнем.

В приведенных ниже расчетах фазовращающие катушки расположены несколько не симметрично в отношении имеющихся вибраторов. При симметричном расположении фазовращающих катушек ток в верхнем вибраторе станет намного меньше, что соответствующим образом скажется и на уменьшении усилении коллинеарной антенны. Антенна работает в полосе частот 144-146 мгц.  КСВ 1.01. Rx= 0. Rвх.=50 ом.  При проведенном неоднократном тестировании данной антенны  , она показала высокие результаты при работе с  D-X  корреспондентами , а так же при дальности стабильной связи более  100 км,  с подвижными  радиостанциями , при отсутствии кого то ни было прохождения. Результаты ее работы  превосходили 5 элементную антенну  Волновой канал , а так же  неоднократно отмечался более устойчивый прием у корреспондента при работе на передачу коллениарного вертикала , чем на В.К. , меньший фединг при приеме  и достаточно высокий уровень напряженности поля за зоной полутени и тени на данной трассе. При чем , данная антенна и антенна волновой канал  – (тщательно настроенная)  находились на одинаковой высоте , над уровнем моря , а так же  при подаче одинаковой мощности с выходного каскада аппаратуры.  При настройке антенны конечно нужно стремиться к минимальному КСВ и минимальной реактивной составляющей  и входному сопротивлению в 50 ом.

Для более полноценного понимания процессов  происходящих при согласовании и настройки антенны  приводим необходимые пояснения. Входное сопротивление антенны определяется отношением напряжения к току на ее входных клеммах. Обычно полное входное сопротивление (импеданс) антенны комплексное и может быть записан в таком виде : Z вх. = R вх. + Х реакт. Где R активная часть входного сопротивления. Х – его реактивная часть.  Активная же часть входного сопротивления антенны состоит из двух составляющих ,-  R излучения и R потерь и их связывает равенство : R вх. = R излуч. + R р (потерь). Наличие реактивной составляющей  в нагрузке создает дополнительный сдвиг фаз, который зачастую не учитывают. Тем не менее существует взаимное влияние между элементами антенны,  которое ведет к изменению как реактивной составляющей , так и активной составляющей импедансов . Характер этих изменений и отражает взаимное  сопротивление между элементами антенной системы.

Промышленные –  заводского изготовления образцы антенн обычно характеризуются величиной  dbi. И входным импедансом.

Для тех кого интересует более детальное соотношение  DBD  и DBI в практическом применении -, приводим ниже соответствующую таблицу .  По данной таблице вы можете сравнить и перевести в дбд или дби имеющихся  в торговых сетях либо собранных вами антенн и их коэффициента усиления по мощности и или по напряжению.

 

dbd	dbi	Коэф. усил. по мощности / по напряжению
0	2.15
1.0	4.3	1.26 \ 1.12
2.0	6.45	1.58 \ 1.56
3.0	8.60	1.99 \ 1.41
3.5	9.67	2.24 \  1.5
4.0	10.75	2.51 \ 1.58
4.5	11.82	2.81 \ 1.68
5.0	12.9	3.16 \ 1.78
5.5	13.97	3.55 \ 1.88
6.0	15.05	3.98 \ 1.99
7.0	17.2	5.01 \ 2.24
8.0	19.35	6.31 \ 2.51
9.0	21.5	7.94 \ 2.82
10.0	23.65	10.0 \ 3.16

 

Dbd– это полуволновый излучатель – диполь.

Dbi – это точечный изотропный  ненаправленный излучатель, данной величиной в основном принято указывать рекламодателями характеристику реализуемой ими заводского изготовления антенны.

Переходим более подробно к деталям.

Нижняя катушка  изготовлена  из капролона , ее диаметр выбран из расчета повышенной добротности в 10 мм, и с  более широкой полосой пропускания по диаметру провода. Содержит 4,5 витка ПСР провода диаметром 1,7 – 1,8  мм. С шагом равному диаметру самого провода, для получения максимальной ее добротности на рабочих частотах, с индуктивностью в  0,065 – 0,070 мкгн. Отвод от одного витка  сверху сделан для лучшего согласования низкоомного кабеля с высоким входным сопротивлением первого вибратора.  Намотка  контура осуществляется по часовой стрелке.  Наличие катушки индуктивности у основании антенны и входной емкости позволяет настроить антенну в резонанс и согласовать ее с 50 омным коаксиальным кабелем.

Конденсатор фторопластовый  емкостью 7,8 пф.  В последующем мы расскажем  в данном материале более подробно об его изготовлении.

Значительно улучшенный во многом вариант антенны № 2 изделие  А В П П И (антенна вертикальной поляризации пространственного излучения)  – « Шквал – 2м ( метрового диапазона) и «Шквал – 2 см. « ( сантиметрового диапазона ) Антенна «Шквал – 2см»  как и «Шквал-2м» так же прекрасно себя зарекомендовали на сантиметровом  и метровом диапазоне волн, где они представляют достаточно очень  высокую конкуренцию промышленным двух диапазонным антеннам метрового  и сантиметрового диапазона. Несколько слов об антенне сантиметрового диапазона .Так дальность связи на сантиметровых волнах более устойчива чем на метровых . Это объясняется необходимостью  нахождением в тропосфере достаточно более малых тропосферных образований в сравнении с метровым диапазоном волн, через которые осуществляется переотражение электромагнитного поля.  Кроме того на сантиметровых волнах уровень помех как и внешнего шума практически равен нулю в отличие от метрового диапазона, что способствует приему более слабых сигналов чем на метровых волнах. Более подробная информация об антеннах будет представлена вам в ближайшее время.   Все основные характеристики  антенн как «Шквал 2м» так и «Шквал 2см» улучшены более чем в два раза, в сравнении с предыдущими  вариантами.. КПД   антенн сантиметрового и метрового диапазона волн  составляет 87 – 90 %.

НЕ плохие  результаты были так же получены  при сборке   коллинеарных антенн  метрового диапазона со следующими размерами : 2х этажная коллинеарная ( две по 5\8) расчет L=2.06м. х 0.61.и трех этажные две крайние по 5\8 и одна по 5\7. Расчет для крайних L=2.06м.х 0.61. Для средней L=2.06 х 0.72. Но здесь следует учитывать выше указанные поправки  по распределению  тока в излучателях, что для вас будет более приемлемо. Следует учитывать, что для данных размеров антенн будет необходимо провести должным образом коррекцию для входной емкости и фазовращающих индуктивностей. С большой ответственностью в изготовлении  следует отнестись к фазовращающим индуктивностям , которые играют не менее важную роль в работе коллинеарной антенны. Останавливаться на подробностях в  их предназначении и работе  я не буду, поскольку радиолюбители занимающимися данными антеннами и так все достаточно хорошо известно.

Поясняем в упрощенной  форме, – что фазосдвигающие индуктивности  обеспечивают необходимое  амплитудно-фазовое распределение токов  вдоль полотна антенны. Благодаря сложению мощностей излучающих элементов обеспечивается высокое усиление при сохранении круговой Д.Н. по горизонту. Здесь следует обратить особое ваше внимание, что является наиболее пригодным для практического применения в любительских условиях, –  это  метод оценки эффективности антенны. Суть метода заключается в сравнении конструкции антенны не по коэффициенту усиления , а по ширине главного лепестка диаграммы направленности на уровне половинной мощности. Этот параметр доступен для измерения относительно несложными средствами, и зная его можно оценивать качество антенны по аналогии с другими  конструкциями антенн. Переходим к более подробному обзору деталей.

Изготовление  фазовращающих индуктивностей  происходит следующим образом : для средней частоты любительского двух метрового диапазона берется  медный  полуволновый отрезок провода диаметром от 2 до 2,5 мм. Длинной  1м04см.  (немного с запасом) сложите его пополам , от получившегося центра отступите по 15мм в левую и правую сторону  соответственно и начинайте изготавливать катушку L2 ( которая состоит из двух половин как и Л 3) в разные стороны по 10 + 10  витков в каждую сторону , то есть Всего две катушки на одном каркасе  из капролона диаметром 10 мм длинной 20 см. индуктивностью  0,40 – 0,42 мкг,(полностью фазовращающая катушка)  Концы катушки припаиваются к латунным основанием длинной в 25мм. В которых с каждой стороны имеются отверстия  для установки вибраторов и устройства для их фиксации.  Индуктивности  фазовращателя  имеющую  правостороннюю намотку (по часовой стрелке) подключается по направлению поступления в.ч. энергии, катушка имеющую противоположную намотку (левостороннюю) направлена  в сторону окончания вибратора, то есть его конца, как не будет это странно выглядеть для некоторых радиолюбителей , но это имеет довольно существенное значение при достижении высоких показателей в работе данной антенны.

 

Катушка  L 3 выполняется аналогичным образом , с той лишь разницей , что количество витков  составляет 11 + 12 витков  того же провода длинной 20 см индуктивностью 0,48 – 0,49  мкг (полностью фазовращающая  катушка)  После выполнения намотки фазовращающих катушек следует произвести их проверку на наличие необходимой индуктивности, для чего можно с успехом использовать прибор LC – 200 A, который при необходимости будет в настоящее время  не так сложно приобрести в торговых сетях.

Кроме того следует учитывать влияние латунных оснований по обоим концам фазовращающих катушек, в связи с чем измерение индуктивностей следует производить только с подпаянными к ним концами фазовращающих катушек, иначе измерения полученные вами будут не корректны.  Тем не менее следует не забывать , что после подпайки фазовращающих катушек к латунному основанию, им нужно дать определенное  время на остывание металла, для более точных показателей индуктивности.

И конечно вам следует помнить, что спаянные места оловянно-свинцовым припоем , не всегда являются надежным элементом. В частности само олово при низких температурах начинает «рассыпаться» что гарантирует «обнуление» вашей пайки. В этой связи места пайки по возможности нужно производить  более тугоплавким припоем, в этом случае данная «неприятность» минует вас.

Шаг намотки  фазовращающих  катушек равен примерно  одному  диаметру самого провода, для получения максимальной добротности и уменьшения емкостной составляющей между витками самой катушки .

В случае  некоторого не совпадения необходимой вам индуктивности следует  скорректировать число витков, а так же либо сжимать, либо разжимать витки на катушках фазовращателя. Конечно применение фазосдвигающих катушек вносит  определенные потери и несколько снижает усиление , но с этим приходится мириться , получая определенный выигрыш в другом.

Следует не забывать , что расстояние между двумя катушками должно составлять  не более и не менее 30 мм, расположенных на одном общем каркасе.                                                                  Условие обязательной намотки индуктивностей ,- с шагом , так как шаговая намотка имеет меньшую составляющую по емкости и наибольшую добротность, а собственная емкость сама по себе  является паразитным параметром и обуславливает увеличение потерь по энергетике, что неизменно отразится на КПД излучателей в данном диапазоне частот и  соответственно : –  чем не меньше емкость , тем выше добротность. Отклонение  в данных катушек  фазосдвигающего устройства  неизменно ведет либо к потери добротности, либо к потери требуемой индуктивности, что отразится в конечном итоге на работе самой антенны.

Все фазосдвигающие катушки должны работать именно в том диапазоне частот  в котором вы собираетесь работать, поэтому меньшее или большее значение индуктивности и добротности достаточно серьезно изменит их частотный план.

С  несколько  более худшим результатами  ( наипростейший вариант, что рекомендуют некоторые радиолюбители в интернете ) возможно выполнение фазовращающих индуктивностей  таких как катушка L-2 намотав проводом ПЭВ диаметром 1,3 мм. И содержит 21 виток  на оправке диаметром 8 мм. С шагом равным самому диаметру провода.  Катушка L-3 выполняется так же из провода 1,3 мм. Диаметр каркаса так же 8 мм. И содержит 23 витка с шагом равным диаметру самого провода, при этом о какой либо двойной намотке речь  здесь  у них не идет. При применении данных фазовращающих катушек, настройка вашей антенны  однозначно несколько усложняется, значительно ухудшаются и параметры самой антенны.  Так как данные фазовращающие элементы не  полностью удовлетворяют требования по работе данного коллинеара, имея другое значение индуктивности и добротности элементов отличающиеся от необходимого значения .  В данном случае индуктивность  L-1 намотана по часовой стрелки, а L 2,3.- против.

От диаметра провода и межвиткового шага  зависит добротность катушек на УКВ. Толщина скин  – слоя в диапазоне  частот 144 – 146 мгц,   для меди ,составляет  5,4495 микрон и чем больше диаметр провода или трубки, тем ниже его сопротивление по в.ч.,  и тем меньше  в  нем потери и тем выше добротность на рабочей частоте, так как для этих частот в.ч. энергия для меди распространяется лишь в слое  чуть более 5 микрон и частично в этом слое  данная энергия превращается в тепло, что несомненно следует учитывать как потери, особенно в других материалах с большим удельным сопротивлением.  Конечно самый наилучший результат вы получите при применении в любом случае трубки и чем не меньше будет толщина трубки, – тем лучше. Чем выше частота, тем тоньше скин – слой и тем выше сопротивление проводника.

Для получения предельно максимальной добротности и повышенного КПД передачи в.ч. энергии по току во второй и третий излучатель посредством фазовращающих индуктивностей ,-  диаметр провода  (теоретически, но и на практике) следует брать равным диаметру самого излучателя, второго и третьего звена. Но это не всегда представляется возможным . На практике, в связи с чем, диаметр провода на фазовращающих индуктивностях  следует брать максимально возможный в ваших условиях.  Обычно из практики 2 – 2,5 мм. Как для первоначального  указанного блока индуктивностей в первом  варианте фазовращающих  катушек .

 

 

 

   Н А С Т Р О Й К А             И               Д Е Т А Л И                      

 

Самое главное,- нужно подойти к настройке  антенны как можно более  тщательнее, анализировать полученные данные  при настройке желательно с ее фиксацией в полевых условиях на бумаге, что бы можно было выявлять и сравнивать различные зависимости при настройке и согласовании. Следует не забывать о том, что прирост усиления антенны в 3 дб. Равносильно удвоению мощности на ТХ и улучшения чувствительности на  RX, но даже и прирост  в 1 дб. Вам на данных частотах сыграет положительную роль при работе  особенно не в зоне прямой видимости  когда 1дб, превратится в два балла, а порой и более то есть незначительное улучшение дает видимый результат для работы в эфире.

Предложенная нами данная коллинеарная  антенна , работает с малым углом излучения и имеет высокое усиление за счет сжатия зенитной Д.Н. , при круговой горизонтальной диаграммы направленности.  Это позволяет производить не только местные , но   и  дальние и  сверх дальние радиосвязи.  В отличии от большинства других синфазных антенн , у коллинеаров с последовательным питанием полоса сужается с ростом числа элементов и увеличении длинны антенны .За счет этого достигается сужение диаграммы направленности в вертикальной плоскости и чем больше длинна антенны , тем уже диаграмма направленности и конечно выше усиление,  что играет значительную роль при проведении дальних связей.  Причина состоит  в последовательном питании. Оно обеспечивает точную синфазность элементов лишь там, где фазосдвигающие линии имеют требуемую величину фазового сдвига. Но сдвиг фазы и в линии и в катушке зависит от частоты. Поэтому если немного изменить частоту в сторону оптимальной, то второй элемент уже будет возбуждаться с небольшой ошибкой по фазе ( за счет фазовой погрешности линии на этой частоте). На третьем элементе эта ошибка удвоится и т.д. Поэтому любая даже малая фазовая ошибка ( в длине элементов, частоте и т.п.) очень быстро растет с ростом элементов. Соответственно сужается полоса.

Тем не менее данная антенна по своим техническим характеристикам она значительно превосходит известную  многим Бельгийскую антенну    « BIG STAR «

В любом случае  быстро и за один час  антенну ни собрать ни отстроить  у вас просто не получится, как бы вы не старались, к ней нужно приложить должным образом усилия  и чем тщательнее и продуктивнее вы будете с ней работать , тем несомненно она воздаст вам должным образом за ваше усердие и труд отличными результатами в работе .

В первую очередь следует  брать  длину верхнего излучателя несколько больше чем приводится в данных, что бы можно было в будущем более точно подстроить антенну на рабочую частоту путем незначительной ее подрезки, но не путем увеличения ее длинны  подпаиванием дополнительного отрезка излучателя так как это  неизменно приведет к увеличению КСВ.

Следует учитывать  что изменение длинны излучателя  всего лишь на 5мм, на данных частотах, ведет к изменению частоты  в среднем на 400-500 кгц. Все  излучающие элементы в данной антенне работают синфазно. Нижним первым излучателем А подбирают наиболее приемлемое входное и реактивное сопротивление, если входное сопротивление более 50 ом.. Второй – средний излучатель -Б практически остается неизменным увеличение либо уменьшение его длинны неизменно скажется на уменьшении или увеличении излучателя В, то есть самого верхнего вибратора. Элементом В настраивают (подгоняют)  совершают  более плавную настройку на рабочую частоту, от данного элемента так же зависит КСВ антенны,  естественно после настройки на рабочий диапазон частот катушки у основания антенны- L 1.  Повторяюсь для второго варианта намотки катушек , так L-1. Намотка производится по часовой стрелки у L-2,3, намотка производится против часовой стрелки. Отвод от катушки L-1 позволяет  несколько расширить полосу пропускания  и улучшить согласование с первым излучателем имеющим достаточно большое входное сопротивление , что  неизменно улучшает КСВ антенны и упрощает ее настройку.

Основная настройка  на частоту осуществляется катушкой  L -1, расположенной у основании антенны,- она позволяет путем сжатия и растяжения витков производить настройку антенны на рабочую частоту в пределах ( +/- ) 3 мгц.

Используемые  стандартные  конденсаторы небольшого диаметра  в  антеннах АНЛИ и ДАЙМОНД в основном не рассчитаны на большие реактивные токи и быстро приходят в негодность. Так при разрядах  молнии , даже если разряд прошел где то  рядом в первую очередь приходят в негодность конденсаторы. Поэтому наш выбор пал на достаточно принципиально другую емкость, с высокими параметрами диэлектрика на высоких частотах применяемого в данном конденсаторе при работе на высокочастотном диапазоне.

Конденсатор С1 у  основании антенны изготовлен из двустороннего фольгированного фторопласта с медным покрытием общая толщина его составляет 1,1 мм.  Марки ФАФ 4-1,0мм-0,035(0,050). – толщина медного покрытия.  Приобрести его кроме Российских поставщиков  так же можно и  в Китае, где он идет под товарной маркой «Тефлон». Его размеры : Ширина 10мм. Длинна 27 мм. с нанесением медного покрытия.  Пластины после изготовления емкости , покрываются прозрачным лаком  влага – термоусточивым.  Одиночный конденсатор можно ставить на входе антенны , если  выходная  мощность трансивера не превышает 30 – 40 ватт, при этом толщина диэлектрика  ( фторопласта, либо воздушный диэлектрик )  должна составлять при мощности до 20 ватт ,- 0,5 мм, а при мощности более 40 ватт – 1 мм. При значительно большей подводимой мощности   на вход антенны с конденсатором  будут произведены некоторые коррективы, далее по тексту мы более обстоятельно  поясним вам суть необходимых при этом доработок.

После установки емкости в антенну «горячая « обкладка конденсатора должна располагаться при установке емкости к внешнему металлическому стакану, но не на оборот.  Наличие необходимой вам емкости следует так же контролировать по прибору LC – 200 A. Который достаточно точно определит значение  вашей емкости.

Применение более «толстого»  двустороннего фольгированного фторопласта  возможно, но приведет  неизменно к ряду потерь за счет большого расстояния между пластинами, а так же к большим геометрическим размерам, что не всегда  данная емкость установится в корпусе антенны. Все должно иметь оптимальные значения , несомненно, что изготовление данного конденсатора  и его емкость нужно контролировать по указанному выше прибору до десятых долей  « PF «.

Следует учитывать при настройке антенны то обстоятельство, что чем больше емкость входного конденсатора от применяемого в данной схема технике, тем будет меньше длинна первого вибратора, что подбирается на практике, то есть его будет необходимо скорректировать – подстраивать если вы решили изменить длинны вибраторов и входной емкости в большую или меньшую сторону.  Конечно при настройке желательно не менять емкость конденсатора  и индуктивность катушек фазовращателей , как рекомендуют некоторые авторы, а более тщательно настраивать излучатели  и L1. Это  будет  более кропотливая , но корректная работа ,  и вы получите отличные результаты.

Применение в качестве конденсатора двустороннего фольгированного стеклотекстолита не допустимо по ряду  причин , даже не стоит пробовать и тратить на это драгоценное время, так  одна из наиболее важных причин,- это то, что вы потеряете много в энергетике  как на прием , так и на передачу, более подробно я не вижу смысла останавливаться на этом.

Следует добавить к выше сказанному , что в случае выхода из строя разделительного конденсатора, изготовить его  самостоятельно в радиолюбительских условиях не составит особо труда, а так же его замена. Главное для вас будет заключаться в том, что бы вы располагали   обязательным резервом в двустороннем фольгированном  фторопласте марки ФАФ-4. Его в любом случае, за счет его площади, будет отличать достаточно высокая надежность в отличие от стандартных малогабаритных конденсаторов применяемых в  F – 23 и ей подобных антенн, к стати  максимальная  мощность указанная в спецификации  идущих на реализацию (в продажу) антенны  равна 200 ватт, но не понятно для какого вида излучения FM  или  SSB \CW…?  Ветераны  УКВ радиоспорта , тем не менее рекомендуют  применять уровень выходной мощности (ТХ )не более 25-40 ватт в FM , учитывая малый диаметр емкостей и напряжение всего лишь в 500 вольт на стандартных емкостях на антеннах подобного типа.

Качество работы антенны зависит от применяемого металла в излучателях  по проводимости, что будет существенным образом влиять как на прием так и на передачу. Металл должен не иметь ржавчины , задиров и или шероховатой  поверхности , частых спаек, а лучше их количество свести к минимуму, так как подобное  отрицательно скажется на работе вашей антенны и будет выражаться в потерях принимаемого сигнала как  на прием , так и на передачу и повышенным значением в КСВ. Так для примера на частотах  430 мгц . каждая пайка сводит на нет все ваши усилия по созданию эффективной антенны из за колоссальных потерь в подобных местах.

На 2х метрах это не так заметно , но так же играет достаточно существенную роль, если вы решили добиться максимальной  эффективности  от вашей антенны и на это нужно так же обратить  особое  внимание.  Желательно что бы металл был отполирован, так при полировки излучателей добротность его  резко возрастает, что неизменно скажется на работе вашей антенны.

Особые меры по снижению потерь в скин – слое, применение толстых элементов излучателей , конечно из хорошего проводника. Делать же серебрение  лучше всего    только  у антенн с низким сопротивлением излучения, то есть узкополосных  с относительно большими токами на излучателях  и конечно же малого диаметра. Не желательно применять металлы  не указанные в таблице . Свинец опубликован  лишь в качестве информации о потерях в нем см. таблица ниже. Места соединения излучателей с катушками должны иметь минимальное количества паек и минимум припоя , так как это так же однозначно скажется  на КСВ антенны и ее потерях.

Мощность потерь распределяется по всей длине излучателя. Но его значение может быть различным , так при равномерном распределении тока по излучателю представляет собой  значение : Р потерь= 1в квадрате на ток максим. х на сопротивление провода . При синусоидальном  Р потерь = 0,5 квадрате ток.макс. х R проводника. Треугольном Р потерь = 0,25 квадрате  ток макс. х  R проводника.

Не сложно будет увидеть в этом, что сопротивление проводника излучателя переменному току будет равно сопротивлению проводника постоянному току с площадью сечения , равное площади сечения скин-слоя. Обычно это значение берется до 38% от поверхности проводника в его глубину. Рассмотрим это в следующей таблице где длинна проводника ( в качестве примера) равна 1 метру, при различных диаметрах излучателей , а так же различных  металлах по проводимости и характеристикам.

Для р/любителей  которые привыкли не останавливаться на достигнутых результатах, жирным шрифтом выделен  наиболее благоприятный диаметр металла- алюминия (при толщине стенки в 1.0 мм) подходящий для проведения D-X  связей , по ряду параметров, в вертикальных коллинеарах, в отличие  от тяжелой по весу, но с высокими энергетическими показателями  меди, медь всего лишь на 2 мм по диаметру будет меньше алюминия, конечно если имеется возможность, то с медью за счет ее высокой проводимости будет несомненно лучше . Если вы решили вывести параметры антенны на более высокий уровень, то несомненно можно опробовать вам и данный вариант. Подобный вариант диаметра излучателя с успехом использовался на в.ч диапазон на

линкоре США «MISSORI» , кроме ШДА.

 

Глубина скин-слоя проникнов	Диаметр излучателя МЕДЬ	Диаметр излучателя Алюминий	Диаметр излучателя Латунь	Диаметр излучателя Оцинковка.	R	Удельное сопротив.
5.4495мкр.	1.5мм				0.664	1.7
5.4495	3.5мм				0.284	1.7
5.4495	5.0мм				0.2088	1.7
5.4495	6.0мм				0.1980	1.7
5.4495	7.0мм				0.1419	1.7
5.4495	8.0мм				0.1242	1.7
6.867		10.0мм			0.1257	2.7
6.867		1.5мм			0.8383	2.7
6.867		6.0мм			0.2088	2.7
6.867		20.0мм			0.0625	2.7
9.3459			1.5мм		1.1425	5.0
9.3459			6.0мм		0.2847	5.0
9.3459			10.0мм		0.170	5.0
9.3459			20.0мм		0.085	5.0
9.3459			3.5мм		0.4878	5.0
10.152				1.5мм	1.2416	5.9
10.152				3.5мм	0.5300	5.9
10.152				6.0мм	0.3088	5.9
10.152				10.0мм	0.1853	5.9
10.152				20.0мм	0.0925	5.9

 

Сопротивление – проводимость некоторых металлов. на излучателях  то есть реальные потери при приеме и передаче) для различных цветных металлов на

частоте 144 – 146мгц.   Для справки в 1 мм – 1000 микрон.

Серебро	0,015.	Алюминий электротехнический	0,0275
Медь электротехническая	0.0175	Латунь	0,060 – 0.08
Золото	0,024	Свинец	0,21

 

Не сложно будет подсчитать и общее количество потерь при применении различных цветных не магнитных материалов и выбрать из них наилучшие для работы вашей антенны при общей длине излучателей.

Применение в качестве излучателей данной антенны алюминия ведет к потерям в сравнимые с медью в два раза, латуни  как минимум в три раза , а дюралюминия в шесть, а порой и более, все зависит от различных по маркам сплавов.  Чем хуже проводимость металлов тем больший требуется его диаметр, для компенсации его потерь , так Алюминия в сравнении с медью.

Применение биметалла возможно , но из за разности  металлов и температурного коэффициента  ухода возможен  дрейф резонанса антенны  особенно при очень низких температурах  и малых диаметрах излучателей.

И к тому же при применении биметалла следует учитывать обязательное условие , что толщина   полированного слоя меди должна составлять не менее 0,6 мм .

Ниже приводим формулу  коэффициента линейного расширения возможного используемого вами материала.

L= (t + a ( t – t0 ) x Ld. Где  а – коэффициент линейного расширения. Ld –длина проводника . t  и  t0  это температура окружающего пространства , в положительном и отрицательном значении. Сам коэффициент линейного расширения можно найти в справочникам по металлам. Применение  не цветных  магнитных материалов в данном изделии не желательно , так как ведет к  еще более значительным потерям  в нем, хотя при их установки в качестве излучателей  вы без особого труда можете добиться наилучших показателей по КСВ, но этот показатель говорит лишь о большом поглощении энергии в самом металле   и при работе на прием (не говоря о передаче)  ваша антенна будет «Глуховата !».

Ниже приводим таблицу совместимости металлов которые желательно использовать  в  контактной паре в данной антенне, для получения максимальной эксплуатационной  надежности .

 

 

Металл или покрытие	Медь-Латунь	Сталь	Алюминий и его сплавы	Сталь нержавеющая	Олово и припои ПОС
Медь Латунь	С	Н	Н	С	С
Сталь	Н	С	Н	Н	Н
Алюминий и его сплавы	Н	Н	С	0	0
Сталь нержавеющая	С	Н	0	С	С
Олово и припои ПОС	С	Н	0	С	С
Цинк	Н	Н	С	Н	0
Бронза	С	Н	Н	С	С

 

Допустимые (С)  Недопустимые (Н)  Нейтральные пары (0)

 

От диаметра самого излучателя и катушек L-1,2,3.  Так же зависит качество работы антенны.

Для тех радиолюбителей которые желают на практике  увидеть «плоды « своего труда и  под  каким  именно углом  вами изготовленная антенна излучает наибольший уровень излучения, пользуясь при этом  на значительном удалении измерителями напряженности поля с симметричными  вибраторами предоставляем вам формулу расчета напряженности поля от удаленности от излучателя.  Е напр. = числитель корень квадратный 60 х Р  : R. Где  Е напр. Есть напряженность электромагнитного поля убывающая обратно пропорционально расстоянию в первой степени. То есть амплитуда напряженности поля в мкВ\метр. . Р – мощность излучения антенны в ваттах. R – растояние от антенны в метрах.

Чем больше площадь абсорбции тем выше добротность и тем лучше прием и передача  и излучение в пространство, иначе говоря поверхность абсорбции антенны,  эта та поверхность, из которой антенна  на RX поглощает  мощность (поток) электромагнитного поля , что при большом диаметре эквивалентно дополнительному увеличению напряжения сигнала на выходе самой антенны.

При работе на передачу большой диаметр излучателя подобен мощному «прожектору» так, как плотность потока электромагнитной волны  в отрыве  получается намного выше , чем у излучателей с малым диаметром, но при одной и той же скажем геометрической длине излучателя . Учитывая влияние большого диаметра излучателей , при увеличении площади абсорбции, на входное сопротивление антенны и  ее широкополосность и резонансную частоту , все это повлечет за собой и небольшое отклонение от рекомендуемых данных, но это не так сложно устраняется настроечными элементами.

Как мы информировали вас ранее, площадь абсорбции,  это и есть полезная площадь всего излучателя, которая обеспечивает на прием поглощение электромагнитной волны и которая затем складывается во всех вибраторах антенны и чем не больше ее поверхность, тем больше энергетики в принимаемом ее сигнале приходящийся на каждый квадратный миллиметр поверхности вибраторов. К этому следует добавить , что основной параметр антенны ,- это сопротивление излучения которое связывает излучаемую антенной  мощность при работе на передачу с током питающую антенну.  Так согласно формуле Rизл. = Ре : Та. Где Ре мощность излучения антенны в ваттах. Та- эффективное значение тока. R изл. Сопротивление излучения в оммах.  В этом случае сопротивление излучения напрямую  зависит от типа антенны , ее размеров ( по отношению к длине волны)  и точке подключения фидерной линии. В общем же случае сопротивление излучения имеет комплексную характеристику и складывается из ряда величин,- активной и реактивной составляющей .

И так в нашем первоначальном примере  (Варианте № 1) в размерах элементов антенны,- эффективная площадь составляет :  (при 3.5 мм диаметра проводника) для верхнего вибратора 23 560 мм. , для среднего – 28500 мм, и для нижнего 25840 мм. Естественно общая полезная площадь абсорбции будет составлять 77900 мм. И чем она будет больше, – тем лучше.  Запас карман не трет, так несколько дополнительных ДБ. , суммарного усиления при большой площади абсорбции  помогут вам «удержать» , в особенности дальнего корреспондента от исчезновения его сигнала либо свести к минимуму или мягкому федингу при изменении внешних условий в прохождении электромагнитной волны в пространстве, зеркальный эффект наблюдается так же при передаче когда электромагнитное поле вашей антенны  за зоной уверенного приема становится намного более устойчивым что гарантирует  более улучшенный прием для вашего дальнего корреспондента.

Все это особенно заметно и приводит к определенным значительным преимуществам при работе  с  зоной «полутени» и «тени» , но и на дальних трассах вы так же имеете определенный приоритет.

Следует не забывать, о том, что расчет элементов и диаметров волнового канала и коллиниарного синфазного вертикала имеют в своей основе достаточно большие различия.

Кроме выше сказанного  всячески нужно стремиться к тому , что бы внутренний шум активного сопротивления антенны (излучателей) и потери в усилении антенны  в дБ., стремились к нулю. Следовательно и как правило, с увеличением поверхности абсорбции в вертикальной плоскости сужается  и диаграмма направленности и увеличивается коэффициент усиления антенны, что дает значительный выигрыш.

Чем больше диаметр излучателей , – обычно его диаметр не превышает в лучших коллинниарах 10 -25 мм, на частотах 125-147мгц, тем менее критичны они в настройке и тем более широкополоснее  антенна, но в этом случае необходима коррекция длинны излучателей..

Минимальный диаметр излучателей при подводимой  к ним  мощности в 100 ватт, должен составлять  не менее 2,25мм. Чем более узкополосная антенна , тем более она требовательна к размерам и настройке. Теоретически увеличение поверхности абсорбции в 3 раза приводит к увеличению коэффициента усиления антенны на 3 дб. Прирост в 3 дб, это усиления антенны которое равносильно удвоению мощности на ТХ в пространство и улучшения чувствительности на RX  на выходе антенны.

Большой диаметр излучателей приводит к расширению основного лепестка диаграммы направленности и уменьшения боковых лепестков, что играет существенную роль при работе с дальними корреспондентами , а так же в усилении антенны с направления главного  лепестка диаграммы направленности антенны и концентрации максимального излучения в направлении основного лепестка диаграммы направленности антенны.

И так максимальное усиление антенны смещается в область больших диаметров излучателей, что естественно, так как с ростом диаметра излучателей потери на усиление из за омических потерь значительно уменьшаются.

Каким  уровнем потерь можно пренебречь и считать его пренебрежительно малым, ради уменьшения которого не стоит изменять  сам диаметр излучателей в антенной системе.

Согласно практике и теоретическим расчетам это значение выбирается в пределах 8-9 мм. Для диапазона 144-146 мгц.

Пример расчета : 2,06 (длинна волны) х 0,40 % получаем значение  в 8 мм. Таким образом расчет  приемлемого диаметра излучателя можно выполнить для любых частот УКВ диапазона, что и является оптимальным при расчете на другие частоты. Более приближенный  к максимуму расчет  можно получить  с коэффициентом в  0.78. Пример : 2.06 х 0.78 %  получаем значение в 16 мм на вибраторе что и соответствует верхней строке ниже представленной таблицы с высокими характеристиками  излучателя при работе с  D – X  станциями.

Кроме того следует учитывать шумовую характеристику излучателей при определенном диаметре излучателей и необходимого вам коэффициента усиления антенны.  Так внутренним шумом антенны является активное сопротивление потерь антенны Тlos – потери , а так же шум активного сопротивления  потерь фидера. Их уровень зависит от частоты в той степени, в которой зависит от нее активные потери в антенне и в фидере. Так для обычных связей должно быть менее 0,15 дб. А для работы с  D-X корреспондентами 0,06 дб., и менее ,так как потери уменьшают усиление и увеличивают общую шумовую температуру любой антенны уменьшая соотношение G\T антенны где G –  потери в усиление антенны в дБ. Из расчетов  видно, что с ростом диаметра потери  в усилении из за омических потерь уменьшаются. Рассмотрим это на примере таблицы с применением электротехнического алюминия, где выбор излучателя явно просматривается для ваших  D-X связей. Где Tlos- внутренний шум активного сопротивления потерь антенны. Если чисто теоретически рассуждать, то это  и не так уже и большие потери, но на практике  это довольно заметная величина и особенно при слабом сигнале вашего дальнего

корреспондента. Тф- шум активного сопротивления потерь фидера.

 

Диаметр элементов вибратора антенны.	G	Tlos
16мм.  Для D-X работы.	0,04дб.	1.4градуса.
12мм.  Для D-X работы	0,05дб.	1.8град.
8мм. Сред.оптим.значен.	0,07дб.	2.4град.
6мм.	0,08дб.	2.7град.
4мм.  Обычная  связь	0,14дб. Стандарт.антенна	4.8град.Пром. образец.
2мм.	0,29дб.	10град.
1мм.	0,56дб.	20град.
0,5мм.	1,08дб.	39град.

 

Рассмотрим тепловой шум фидера Тф, зная потери в фидере в ДБ.- его не трудно рассчитать по формуле Тф=Тс (1-кпд) где Тс температура среды (фидера) в градусах Кельвина, для чего известные потери в фидере надо перевести из дБ. В КПД  и сделать расчет. Пример при потери в фидере в 1дб. Его кпд 0.89 при 17 градусах цельсия и он будет иметь шумовую температуру Тф=210 (1-0.89)=32 градусам. В качестве информации за Тшум неба равен на диапазоне 145мгц -200 градусов, а на 432 мгц-15 градусов.  Тепловой шум поверхности земли составяет на частоте в 145 мгц. 1000 градусов и практически не меняется с частотой. Что однозначно влияет на проведение связей .

Теперь рассмотрим более подробно вопрос ,- о том что в большей степени влияет на потерю энергии в коаксиальном 50 ом. кабеле.

На УКВ потери даже в хороших коаксиальных линиях весьма ощутимы и об этом надо помнить при конструировании вами антенно – фидерной системы. В любом случае энергетику линии по передаче сигнала на вход вашего трансивера желательно поднять, что бы обеспечить требуемый уровень сигнала на входе приемника.

В этой связи выделяем некоторые из них , с которыми незнакомы или мало знакомы начинающие радиолюбители УКА висты.

1.Чем не плотнее экран на оболочке кабеля, а лучше гофра, тем меньше уровень потерь в нем.

2. Чем лучше проводимость металлов в гофре (оплетке) тем ниже уровень потерь в сигнале .

В этой связи необходимо отметить, что для СВЧ  качественных фидерных линий  в основном и применяют коаксиальные кабеля с медной гофрой, по крайней мере  мне с алюминиевой гофрой подобные не встречались.

3. Чем не толще металл в гофре,- и тем естественно лучше будут результаты по доставке энергетики на высокочастотных диапазонах, в связи более улучшенной экранировкой и малым уровнем потерь.
4. Наполнитель в кабеле должен быть либо вспененный, либо кабель должен быть полувоздушный.

 5.Чем не больше диаметр кабеля, тем меньше уровень шума создаст сам кабель на RX  и так далее.

Тем не менее следует учитывать,- чем  дальше расположен излучающий элемент от катушки L-1.

Тем меньше диаметр излучателя должен быть на его конце,  при относительно большом диаметре предыдущих  излучателей ,  немного меньшего предыдущих вибраторов,   так как количество энергетики на  последнем излучателе будет несколько меньше чем на его первых двух из за расхода энергии  на излучение  предыдущих двух вибраторов . И  к тому же сказывается концевой эффект. Главное не ленитесь тщательно настраивать свое антенно – кабельное хозяйство и все у вас получится однозначно..!

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ  РЕКОМЕНДАЦИИ  ПО  НАСТРОЙКЕ

И  РАБОТЕ  НА  ДВУХ  МЕТРОВОМ  ДИАПАЗОНЕ.

 

Система противовесов,- это искусственная земля,  которая имеет очень большое и порой решающее  значение для успешной и устойчивой работы любой вертикальной антенны. Противовесы расположены у основания антенны в количестве 8-12 штук

Диаметром 4 или 5 мм. И длинной 510 мм и располагаются под углом  в 125-130 градусов относительно штыря вертикала, но не более, строго друг напротив друга. 8 противовесов,- это минимальное количество для получения  должных результатов, но лучше всего конечно вам следует выбрать наибольшее  их количество то есть в 12 шт, при этом будет достигнут максимальный КПД  вашей антенны по ряду параметров.  На показатель работы противовесов больше сказывается их количество , но не их диаметр, чем больше противовесов установлено, тем лучше работает антенна, но при условии сохранения соотношения их количества и длинны.  Металл из которого могут быть изготовлены противовесы , может быть как алюминевый , биметаллический,  либо  оцинкованный металл.  Возможно применение прутков и из нержавеющей стали.  Все зависит от ваших возможностей , а так же  вашего желания.

Дальнейшее кратное увеличение количества противовесов  придает антенне дополнительный значительный кпд как на прием , так и на передачу. Так при применении минимального количества противовесов  в количестве 8 шт. , – уровень сигнала , в сравнении со стандартной Ф-23 , увеличится на 4-5 баллов ,  ( из практики) что является значительной величиной для диапазона 144 – 145 мгц.  Для вертикальных антенн с искусственной землей существует определенное правило : Чем не ниже входное сопротивление антенны  тем эффективнее должна быть искусственная  земля , для получения достаточно высокого КПД антенны. Конечно с учетом конструктивных особенностей антенны.

Далее в тексте мы более подробно остановимся  и на работе противовесов.

От  угла расположения (наклона)  будет зависеть угол падения и отражения луча  от неоднородностей в тропосфере и при других видах прохождения и конечно «скачек»  и потери  уровня сигнала на  преодоление  значительного  расстояния.  Иными словами говоря , регулировка угла противовесов к горизонту , делает диаграмму направленности более узкой  и прижатой к горизонту, или  поднятой над горизонтом, если в этом имеется необходимость,- и исходя на то конечно  из имеющихся у вас местных условий.

Нет ничего удивительно  в том, если при самом хорошем собранном вами варианте антенны местные станции в радиусе  50 – 60 км. будут проходить несколько слабее чем ранее на стандартную –  заводскую  F – 23 и это закономерно, так как данная антенна в основном рассчитана для работы  на дальние трассы с D – X  корреспондентами , а в ближней зоне ( 60 км ) вас и так будут принимать достаточно хорошо.

Угол наклона противовесов лучше всего контролировать  по угловому – цифромеру  или  же механическому,  который в принципе не так сложно найти.

В стандартной коллинеарной антенне  F-23 конечно вам придется переделывать основание где расположены противовесы и их количество должно быть гораздо больше чем в приобретенном вами промышленном образце «трехлистника», – просто нужно установить новую площадку для противовесов, используя при этом имеющуюся стандартную заводскую.

Следует учитывать, что одним из достоинств вертикальной коллинеарной антенны (кроме всего прочего) является то, что вы можете работать с любым  корреспондентом и направлением откуда только приходит  к вам сигнал и наблюдается прохождение и имеются  радиолюбители.

В направленной  антенне типа «Волновой канал»  и ему подобных изделий , вам необходимо постоянно вращать антенну для того что бы  «обнаружить» прохождение и  корреспондентов,- что крайне неудобно и особенно в работе когда идут соревнования на УКВ и вы конечно здесь значительно теряете в оперативности и  во времени и по количеству проведенных  связей.  Либо кроме «волнового канала» вам нужно иметь достаточно хорошую «обзорную» антенну , что бы достаточно быстро ориентироваться в обстановке и « ускоренно» переходить на направленную антенну.

Одно из отличий «Волнового канала» ( В.К.) и ему подобных направленных антенн заключается в том, что направленное излучение волнового канала «Бьет» в одну «точку» исходя из данной характеристики антенны на линии горизонта и хорошо если в данный момент там имеются достаточное количество тропосферных неоднородностей, которые играют значительную роль при проведении за горизонтной связи. Следует учитывать так же , что установка волнового канала в низине , по сравнению с окружающей вас местности ведет к тому, что излучение от антенны зачастую «упирается» в  высокую складку местности , где и происходит рассеивание максимального уровня сигнала. В вертикальном колленниаре у вас имеются условия в значительной мере исключения данной «неприятности».  Задача направленных антенн как можно больше минимизировать потери сигнала , для достижения уверенной связи на определенном, возможно предельном расстоянии. Конечно «Волновой канал» достаточно простая и надежная антенна, но и как все антенны имеет ряд своих недостатков. Так одним из примеров является то, что электромагнитная волна не только отражается от тропосферы, но и в довольно значительной степени пронизывая ее уходит в космическое пространство. То есть видны явные значительные безвозвратные потери в энергетике. В этой связи , разработка и изготовление направленной антенны  имеющей минимальные потери с учетом ухода электромагнитной волны в космическое пространство является главной задачей и приоритетом в за горизонтной  УКВ связи, что теоретически  и на практике весьма достижимо.  Но это отдельная тема направленных антенн и в данном материале мы ее рассматривать не будем.

В вертикальных коллиннеарах синфазного питания , распределение электромагнитного поля к линии горизонта регулируется углом наклона противовесов , при этом угол может быть как крутым , так и пологим и в этом случае антенна «бьет» по значительной площади тропосферных неоднородностей , что имеет ряд преимуществ при проведении надежной за горизонтной связи. На практике зачастую бывает заметно , что вертикальная антенна при работе с аналогичным вертикалом порой работает гораздо лучше и устойчивей в связи , чем волновой канал плюс коллиниарный вертикал.  Но тем не менее не следует забывать о размерах самого вертикала  и  цели и задачи поставленные вами в связи с этим. Так что все будет зависеть от того , какую цель и дальность связи вы поставили перед собой. При этом в «волновом канале» прием и передача осуществляется в направлении главного лепестка диаграммы направленности антенны , остальными направлениями по сторонам света можно пренебречь. В вертикальных коллинеарах  прием и передача осуществляется в направлении 360 градусов  и уровень эл. магнитного поля распределяется равномерно от вашего излучателя при работе на передачу , конечно с учетом наилучших рекомендаций по сборке антенны.

По теореме взаимности антенна работает  как передающая, так и приемная , ее параметры и характеристики одинаковы , проще говоря в силе принципа обратимости КПД приемной антенны оценивается тем КПД который она будет иметь при использовании ее в качестве передающей.

При отсутствии достаточного количества противовесов резко  снижается и КПД антенны как на передачу , так и  на прием и происходят большие потери полезного сигнала, он «уходит» в шумы. Так  , в качестве примера:  основные потери  в.ч. энергии в вертикальных петлевых и  разрезных вибраторах  на передачу,- это потери в земле , крыше здания ( мы не берем здесь даже в данном примере во внимание потери в растяжках, мачте и т.д. которые носят так же значительный уровень) в отличие от  коллинеарной антенны имеющей большое число противовесов и излучатель в радио прозрачном корпусе расположенный над мачтой основного крепления.   Кроме того те же петлевые вибраторы обладают определенной направленностью, что порой не совсем удобно при проведении связи за линией горизонта.

В вертикальных коллинеарах следует так же учесть искажения диаграммы направленности при малом количестве противовесов из полусферической она становится лепестковой, имеющей направление   максимума излучения  вдоль противовесов., при условии если их число четное.

Антенна работает с вертикальной поляризацией  и вращение плоскости поляризации на этих частотах незначительно. Следует помнить,  что на одно отражение от неоднородностей уходит примерно от 6 до 20 дб. ,– потерь в.ч. энергии в пространстве  на данных частотах  и это конечно  в свою очередь зависит от многих условий  и в том числе от способности отражающего слоя его высоты,  дальности расположения и наличия мощного  погодного антициклона  (который  в значительной степени  влияет на прохождение данных частот) и других  не менее важных факторов, что однозначно сказывается на дальности и устойчивости связи на В.Ч. диапазоне.

При установке и подключении коаксиального кабеля к антенне ,- не следует применять кабель с полиэтиленовым наполнителем , так как в нем значительно возрастают потери  В.Ч. энергии и диаграмма антенны начинает косить на 3-4  градуса в верх либо в низ.

Излучатели в антенне должны быть «Упакованны»  крупнозернистым влага не впитывающим поролоном  небольшими его отрезками  периодически по всей длине излучателей, что бы последние не болтались при ветровой нагрузке в корпусе антенны и не касались ее стенок.

В качестве «стартового» начала, вы можете первоначально   запитать антенну коаксиальным кабелем марки 8- DFB  или CNT – 400 с сопротивлением в 50 ом. из вспененного  внутреннего наполнителя (или на крайний случай 5 – DFB ) Экранирующий эффект в первых двух кабелях   достигает более 90 дб. ,  потери  в.ч. на 100 метров составляют на частоте 150мгц. 5.0 дб.  Применять часто встречающийся в коммерческой продаже коаксиальный  кабель марки RV- 58 большой длинны ни в коем случае нельзя , так как на данных частотах он практически перестает нормально работать , но  его еще можно использовать в крайнем случае  длинной около 4 метров, но не более .

На несколько порядков  более  лучшими результатами  в работе вашей антенны  (по передаче энергии ) можно так же добиться при применении кабеля марки  10 DFB  или  HCAAY-50-6 .( 1\4) .  или LMR – 600.   RK4FX

Применение  такого кабеля как  ACOM ½ SEW  более предпочтительней , в котором экранирующий эффект достигает  более 120 дб. При  его потерях на 100м. – 4.03дб. на частоте в 150 мгц. Что ведет к еще более высоким  энергетическим показателям в работе вашей антенны как на прием , так и на передачу, в чем вы однозначно убедитесь и особенно при значительной длине коаксиального кабеля  с  относительно приемлемыми потерями энергии в нем  для 2 х метрового диапазона, в отличие от предыдущих марок.  Обычно для вспененного изолятора коэффициент укорочения составляет 0,69. Тем не менее допуски в различных кабелях имеют разное значение, так  ( в качестве примера ) кабель РК 50-7-22 имеет допуск  50ом +/- 2ома то есть составляет  4%, на 3.5 мгц. расчет в этом плане будет достоверен, а на 430 мгц. При 20 метровом фидере никак не измерить полуволновыми, этот «допуск» улетит куда угодно. Все это следует  учитывать и в диапазоне 144 – 146 мгц. Различные коаксиальные кабели имеют  и различные уровни потерь в диапазоне частот 144 – 146 мгц. , так некоторые из них имеют потери по  мощности на 5 погонных метров на 144 мгц. – от 10 до 20 %. И чем не выше частота, тем выше потери. Так что к выбору кабеля нужно отнестись как можно с большей ответственностью.

Каждая пучность напряжения в кабеле,  это потери в диэлектрике, а каждая пучность тока,- это потери в проводнике и естественно их гораздо больше на 144 – 145 мгц ,  нежели чем на КВ., а на 430 мгц. приобретает еще большее значение.

В качестве отправных данных для  расчета кабеля со  вспениным внутренним наполнителем ,  которым сейчас пользуются большинство коротковолновиков и ультра -коротковолновиков ,- приводим формулу расчета длинны кабеля  1\4 или 0.25 лябда (нечетный ) повторитель он равен  = 150 х 0.69 : F в МГц.  И Полуволновый (четный ) повторитель 1\2 или 0.5 лябда = 150 х 1.38 : F. Тем не менее следует помнить , что полуволновый повторитель имеет входное и выходное сопротивление в 50 ом , и не обладает эффектом трансформации сопротивлений. Конечно мы рекомендуем вам для данной модели антенны выбирать лучше четверть  волновый повторитель , – или кратный ему и это будет правильным и верным для вас решением, при условии правильно настроенной антенны. Данный повторитель обладает достаточно хорошими свойствами трансформатора  и к тому же  не следует забывать что вертикальный коллинеар питается напряжением. Определение длинны для антенны четверть волнового  повторителя , лучше всего контролировать с применением  анализатора. Так как кабеля от разных производителей  имеют определенно свои различия, а на таких частотах как 144 – 145 мгц. чисто теоретический расчет будет далеко не всегда оправдан.

В месте с тем не следует забывать , что даже новый поставленный вами коаксиальный кабель на вашу превосходно изготовленную и настроенную антенну, имеет свой срок эксплуатации  в годах и что с течением времени параметры его начинают ухудшаться по многим причинам, что приведет  его неизменно , как вам покажется, к неудовлетворительной работе вашей  некогда изумительно работающей антенны.. Так при эксплуатации кабеля с сетчатой структурой  в течении 3 – 4 лет , затухание в нем возрастает в 1.5 – 2 раза, а эффективность экранирования уменьшается в десятки раз. При этом решающее значение оказывает состояние экрана. Эффект экранирования у новых кабелей составляет 60 – 100 дб., ( 1000 – 10 000 ) раз, а затухание 0,003 до 0.4 дб/м. При повышении частоты затухание увеличивается у большинстве кабелей в 2 – 3 раза, но при этом изменяется и волновое сопротивление кабеля.  В этом случае  выход  один ,-замена кабеля и чем быстрее вы его замените,- тем лучше. Ничего вечного нет..

Для тех,  кого более детально интересуют результаты потерь при работе на передачу по мощности при разных значениях КСВ , приводим две необходимые в этом случае таблицы.

ТАБЛИЦА  №1.

Среднее значение потерь в % по мощности при различных КСВ.

SWR	1   1.2	1.3	1.5	1.7	1.9	2.0	2.3	3.0	4.0
%	0   1	2.0	4.0	6.0	9.0	11.0	16.0	25	36.0

 

                                 ТАБЛИЦА  №2.

                             Влияние КСВ на излучаемую мощность.

SWR	1.0	1.5	2.0	3.0	4.0	5.0	7.0	10.0	20.0
P излуч.	100%	94%	88%	75%	64%	55%	44%	33%	18.0%

 

Несомненно , что  самый наилучший результат вы можете достичь в работе своей антенны, если разместите усилитель мощности , так же как и УВЧ, непосредственно у приемо-передающей антенны, в этом случае не будет безвозвратных  затрат на потери В.Ч. энергии при передачи и приеме  в коаксиальном кабеле.  Не следует забывать о том, что фазовращающие индуктивности не в коем случае не должны находится в месте крепления (стыка) металлических узлов соединения антенны ,- которые находятся с внешней стороны антенны.

Настройку антенны следует производить вне помещений и вдали от окружающих на улице  проводов, кирпичных  и железобетонных строений и им подобных предметов  на расстоянии не менее 7-10 метров, в помещении , даже если оно представляет собой достаточно большое пространство,- настройку производить не стоит,- бесполезно, вы просто не получите реальных данных.

Немного о потерях: Так размещенные в близи антенны деревья на частоте 145.мгц. при вертикальной поляризации принесут вам потери от 7 до 15 дб, а при горизонтальной всего лишь 3-5 дб. На частотах в 29 мгц, потери составят при вертикальной поляризации  всего лишь 2-3 дб, а при горизонтальной потерями можно пренебречь.

Потери же в кирпичных стенах городской застройки  составят – 10-20 дб, на 145 мгц, и от 2-5 на частоте в 29 мгц.«Тестовая» высота для настройки антенны над землей должна составлять порядка  1,8 – 2,0 метров , мачта для настройки может иметь как деревянное , так и металлическое основание, то есть не критично.

Длина  настроенного  нечетного четверть волнового повторителя  – кабеля при  тестовой  настройки  антенны может составлять  от 2 – 4 лямбды ,  естественно с учетом  коэффициента укорочения кабеля для выбранной вами частоты при проверенной  активной тестовой эквивалентной нагрузке в 50 ом.

Применение китайских , рекламируемых  обычно на сайтах «Аli Express» , высокочастотных высоковольтных конденсаторов малой емкости у основания антенны не желательно , так как из за их малых размеров  и низкого качества происходит прожог между обкладками конденсатора, что влечет за собой  незамедлительно в дальнейшем выход его из строя, а это в свою очередь  возможность повреждения выходного каскада аппаратуры.

Входной  конденсатор антенны изготовлен  из двустороннего  фольгированного  фторопласта  который спокойно выдерживает подводимую к нему мощность в 150 ватт и более при том лишь условии , если подводимая к нему мощность в ваттах. к антенне распределяется равномерно между двумя параллельно соединенными конденсаторами так как одиночный конденсатор не всегда способен выдержать подводимую к нему  данную В.Ч. энергетику , так как данная антенна запитанная коаксиальным кабелем и питается  по напряжению, что является закономерным для вертикальных коллинеарных  антенн.  Иными словами говоря емкость 7.8 pf. Должна распределяться между двумя емкостями равными по значению и в сумме составляющую данную емкость. Кроме того при значительном статическом потенциале двойная емкость то же значительно гарантирует вашу антенну от неприятностей.

Антенна относительно  просто настраивается при применении простого антенного анализатора марки MFJ – 259С и ему подобных, ( если у кого нет в наличии более совершенных приборов ) но возможно и желательно применение и более «Продвинутых» измерительных приборов  таких как  АА- 170, АА– 600,  или  АА-1000, настройка с ними будет гораздо более доступной, информативней и простой для многих радиолюбителей.

Условия распространения радиоволн диапазона 144 – 145 мгц, и методика достижений дальних и сверх дальних радиосвязей на данных частотах.

Многие радиолюбители  , особенно работающие на КВ  диапазонах считают ,что диапазон 144 – 146 мгц, пригоден лишь для местной связи , но это далеко не так. Зона  устойчивой связи при незначительном прохождении сигнала и относительно небольших размерах коллинеарных антенн  и  не большой мощности передатчика ( в сравнении с КВ) составляет  зачастую порядка  300- 400 км , а при сверх рефракции 600 – 800 км и более.

Наиболее благоприятное время работы  через «тропо»  и других видов прохождения для этих частот в масштабах года для проведения дальних  и сверх дальних связей,  это  период с мая по октябрь и иногда захватывает и ноябрь, исходя конечно из погодных условий и активности солнца. Проведенные измерения , для служебной связи,- показали что за пределами зоны радио видимости  регулярно существует электромагнитное поле  метрового диапазона, причем его напряженность может достигать значительной величины. Это поле создается за счет рассеивания электромагнитного излучения на неоднородностях тропосферы и данный уровень поля подвержен хаотичным изменениям. Что в свою очередь значительно зависит от времени года. Так в период с января по май  уровень напряженности электромагнитного поля при проведенных замерах составляет в среднем 1-8 мкв.х1м и повышается с приближением лета.  Летом в июне – июле он возрастает значений  до 10 – 20 , а порой и 25 мкв.х1м. когда влажность и температура возрастают, тем не менее во время тумана и дождей  и снегопада может увеличиться до 15 – 30 мкв.х1м.  Характерные изменения напряженности электромагнитного поля довольно хорошо знакомы на практике радиолюбителям которые постоянно занимаются работой на двух метровом диапазоне. В качестве информации для понимания процессов работы средств связи через «тропо» поясняем , что тропосферой земли является нижний слой атмосферы высотой  до 16 -18 км. в тропической экваториальной зоне, 10 – 12 км, в умеренных широтах и 7 – 10 км, в полярных областях. Тропосфера не однородна ее электрические параметры меняются при изменении метеорологических условий . Нижний слой атмосферы содержит 80 % всей массы воздуха и 90 % всего водяного пара , а плотность атмосферы у земли составляет , от 0-5 метров 1,219 кг\ на куб. метр. И падает с высотой в 10 км. до значения 0,414 кг\ на куб.метр. и оптимальное ее значение приходится на высоту как раз 2 – 3 км. где его плотность составляет 1,000 кг\ на куб.метр. Неоднородности претерпевают сезонные и суточные изменения и достигают своего максимума у земли и за частую падают до нуля ( при отсутствии движения вертикальных и горизонтальных структур) на высоте 7 – 8 км от земли.  В месте с тем как раз  на высоте 2 – 3 км в умеренных широтах летом наблюдаются интенсивные облачные слои, частые инверсии температуры и влажности и рассматриваются как достаточно мощные тропосферные неоднородности. В таких условиях в тропосфере сильно развиты турбулентность, конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны.

Теперь что касается проведение  связей с  подвижными объектами  на данном диапазоне  , то они возможны до 130 км. , а иногда и гораздо дальше в зависимости от применяемой аппаратуры  антенны и места расположения по высоте над уровнем моря , возимой и передающей и приемной  базовой  антенны  радиостанции и наличия помеховой составляющей.

Так в летнее дневное время следует учитывать  «солнечный ветер»  – шум солнца , который  на данных частотах неизменно скажется на дальности связи  выражающееся в уменьшении уровня сигнала на прием (зашумлении) и соответственно увеличением полезного  сигнала с заходом солнца за линию горизонта в вечернее время, но в это время начинает сказываться и достаточно хорошая работа  на неоднородностях , увеличивающая  напряженность поля в окружающем пространстве в несколько раз.

Тропосферное отражение  на неоднородностях на данных частотах  происходит на высоте порядка  от 1 и до 10-15 км ,- и наблюдается ее максимум в вечернее, ночное время – когда затухание сигнала в диапазоне частот 144-145 мгц, минимально, а так же в  утренние часы, перед расцветом, так же в это время связь уверенна и устойчива на расстояние до 600 км, в зависимости от используемой вами антенны и обычно  сохраняется до  9 – 10 час, в средней  европейской полосе по московскому времени.  Выше указанные особенности идентичны и относятся так же к 4 х метровому и к 50 мгц. Диапазону ( 6 метровый).

Неоднородности  образуются как в следствии неравномерного нагревания земной поверхности . Радиолюбителям занимающихся D – X связями , следует помнить , что любая за горизонтная связь на УКВ зависит от состояния атмосферы , даже при весьма стабильном дифракционном рассеивании, из этого положения следует что, радиус кривизны траектории радиоволны в тропосфере определяется не абсолютным значением коэффициентом преломления , а скоростью ее изменения с высотой. Поэтому всегда  охотниками за дальними станциями выбор и предпочтение следует отдавать за более эффективными антенными системами, к примеру,  не за двух элементным синфазным коллинеаром последовательного питания , а за трех или четырех. Так при плохих условиях рефракции потери могут возрасти до 10 дб. И в этом случае вы будите иметь определенный приоритет при большом количестве элементов в коллинеаре чем при их минимальном значении.

Восходящие и нисходящие  потоки воздуха  различны по своему объему. В общем случае температура тропосферы убывает при увеличении высоты  с градацией в 6 – 8 градусов на каждый 1 км. , подъема. Иногда из за ветра и других погодных явлений температура и относительная влажность воздуха меняется скачкообразно, отклоняясь от нормы. Все  это приводит к изменению плотности воздуха , при этом более теплый воздух формирует более разряженную среду , чем холодный  , с данным явлением многие из вас сталкивались попадая в «воздушные ямы»  находясь на воздушном судне, при этом происходит и вертикальное смешения воздушных масс . Разноименность температур и потоков воздуха и порождает так называемую турбулентность. В этом случае если плотность среды меняется , и метровые волны  ( 144 – 145 мгц) ведут себя подобно лучу света и волновой фронт , переходя в инверсионный слой , отклоняется к земной поверхности. Инверсионные слои могут находится на небольшой высоте над землей , приповерхностные инверсии – вблизи грунта или высотные инверсии  на различных высотах над землей. Так нижний приземный слой воздуха  в градациях от 5 – 50 -100метров , здесь метео – величины резко меняются с высотой. Так в летнее ночное время при малооблачной погоде температурная инверсия в нижнем слое воздуха составляет  от 5 – 85 метров и наблюдается в 50 % случаев. На высоте 85 – 253 м. имеет значение до 78 % случаев , а на высотах 253 – 503 метра возникает лишь в 6 % случаев. Этим и объясняется значительная дальность связи на 6 метрах 50 мгц,4 х метровом и на  144 – 146 мгц, с антеннами в которых прижат лепесток излучения к земле, в вечерние , ночные и утренние часы до восхода солнца  пока их не разрушили солнечные лучи . При этом не следует забывать что отражение метровых и сантиметровых диапазонов волн от даже влажной почвы не происходит, так как в данном случае она для данных частот представляет собой ничто иное как диэлектрик в отличии от низко частотного КВ диапазона.

Передача по тропосферному волноводу представляет собой явление, при котором  имеется наличие  нескольких инверсионных слоев.  Волна попавшая между парой таких слоев , распространяется там, благодаря  отражениям до тех пор , пока точка отражения от нижнего слоя не придется на его разрыв.

Зачастую размер неоднородностей составляет от 30 до 60 метров и принимает слоистую структуру или – неоднородность, это в большей степени  происходит после захода солнца , в приземном слое воздуха ,  когда земля охлаждается и прилегающей к ней воздух при этом температура  лежащих выше слоев воздуха оказывается выше  на несколько градусов.  Многие из вас на практике сталкивались с подобным явлением когда летом в вечернее время после захода солнца,  вы ощущали  при ходьбе чередование приземного теплого и холодного воздуха .  Определить имеющуюся неоднородность  (турбулентность) в вечернем и ночном воздухе не представляет собой особого труда. Стоит лишь обратить внимание на звезды в ночном небе , при имеющихся неоднородностях в атмосфере звезды начинают довольно заметно мигать , что и является главным признаком наличия  турбулентности в атмосфере над  данным участком  небосвода..

Толщина  высотных слоистых неоднородностей может достигать от нескольких сот метров до нескольких километров. Самый простой пример неоднородностей видимых нами , это облака. Но бывают и не видимые  не однородности которые не концентрируют на себе водяной пар (туман) на высоте. но играют довольно существенную роль в проведении дальних связей и распространении  электромагнитного излучения на данных частотах.

В качестве информации о массе «тумана», –  так в среднем  летнем облаке , –  количество водяного пара или иными словами говоря воды находящегося  в нем составляет в пределах 5 – 7 тонн, это не так мало как кажется на первый взгляд . Более «солидные « облака обладают массой  в 50 – 100 и более тонн. Так за последние только несколько лет температура окружающего планету воздуха выросла значительно – на  + 1,6 градуса , что привело так же и  к значительному нагреву поверхности мирового океана на + 1 градус  к имеющейся уже температуре воды, это в свою очередь увеличило количество осадков , облачности и неоднородностей в тропосфере, что и порождает турбулентность.

Все это несомненно отражается и при проведении дальних радиосвязей через тропосферу, как на море , так и на суше. Тропосферные неоднородности постоянно находятся в движении. Так скорость движения неоднородностей в тропосфере достигает значения от 20 до 400 метров в секунду, но наиболее часто скорость движения их составляет от 60 до 100 метров в секунду и наибольшее их преобладание в движении с востока на запад и обратно с небольшими отклонениями к югу и северу. В этой связи отражение электромагнитного поля от тропосферы на частотах 144 – 146 мгц. происходит не равномерно . Так между двумя пунктами приема от третьего корреспондента работающего на передачу и расположенного в зоне 50 – 70 км. будет наблюдаться в одном случае у одного корреспондента значительное увеличение уровня сигнала на приемной стороне, а у другого его заметное снижение. Данный процесс может иметь попеременное значение. Все будет зависеть от объема неоднородностей их перемещения в тропосфере, а так же высоты расположения над землей , при этом сказывается конечно и время года.

И так под действием электромагнитной волны, неоднородность превращается во второй излучатель, а точнее пере – излучатель, вызывая отражение и рассеивание  электромагнитного поля на который попадает  диаграмма направленности и угол излучения вашей антенны. Уровень пере -излучения и рассеивания электромагнитной волны зависит от площади самой неоднородности.   После того как  (пример : летом) солнце нагревает земную поверхность в утренние часы  и воздушные потоки при этом начинают разрушать слоистые образования  которые ранее находились в атмосфере,  при этом они начинают редеть и исчезать , при  этом резко падает и может исчезнуть порой полностью дальнее и сверх дальнее прохождение сигнала на данных частотах.

При  хорошей рефракции и образования волноводного канала ,- распространение эл. Магнитного поля  происходит скачкообразно до нескольких тысяч км., вызывается преимущественно  пере излучением  более высокими ионизированными слоями  атмосферы. Рассеивание же  на неоднородностях в тропосфере  которые  образуются  на высотах до1 км включительно в дневное время и утренние часы, обеспечивают при этом устойчивую  связь до 300 км. Слои  неоднородностей расположенные на высоте 3 – 4 км., приводят к покрытию расстояния в 400 – 600 км., но они не носят постоянный длительный характер , в отличие от предыдущего.

Если быть более пунктуальным , то на условия распространения электромагнитных колебаний , влияет довольно много факторов внешней среды. Так еще в 20 веке в теории Эйнштейна была выдвинута гипотеза о том, что гравитация планеты искривляет световой поток . Световой поток это есть не что иное как спектр электромагнитных колебаний сверхвысокой частоты,- или проще говоря видимые нами миллиметровые волны.  В последствии ведущими мировыми учеными была  на практике доказана справедливость данной теории Эйнштейна . Многим из вас приходилось наблюдать в ночном небе зарево от городского освещения, –  распространяющееся на значительное удаление  в километрах за пределы города. То же самое происходит и со спектром частот сантиметрового и метрового диапазона. За счет гравитации происходит искривление «трассы» радио волны  которая распространяясь огибает поверхность земли увеличивая в реальности дальность связи на УКВ диапазоне намного дальше, чем теоретические расчетные показатели . На дальность связи  значительно влияет и электромагнитное поле земли . Так в период проведенных многочисленных наблюдений и исследований за деятельностью солнца с 1901 по 2021 годы, был получен результат , что уровень электромагнитного поля как на самом солнце, так и за его пределами увеличился более  чем в 200 раз. Естественно что все это в значительной мере сказывается как на состоянии самого электромагнитного поля земли  и оно  при этом  начинает с одной стороны значительно сжиматься , а с другой стороны довольно значительно  вытянуто в космическое пространство. То есть отсутствует более менее равномерное распределение электромагнитного поля вокруг земного шара. Все это в значительной мере сказывается на распространение  радиоволн КВ и УКВ диапазонов , с чем большинство радиолюбителей и профессиональных служб сталкивались в последние особенно годы при проведении различных по своей протяженности линий радиотрасс. Но это отдельная и обширная тема к которой только что приступили к исследованиям в РАН и которую мы не будем рассматривать в данном ознакомительном материале, но значительное ее влияние  на радиосвязь однозначно уже доказано не только в теории , но и на практике.

 Еs прохождение , способствует проведению радиосвязи даже с малой мощностью  на 1 – 2,5 тысячи км обычно в летнее время наиболее  часто подвержены  данному  влиянию частоты  от 49 до 71 мгц, то есть 6 метровый и 4х  метровый диапазон, а в июне и  в  июле (для средней полосы) максимум прохождения  наблюдается  и на двух метровом диапазоне,  что связанно с просачиванием в этот слой заряженных частиц из космоса и чем не выше ионизированная концентрация  частиц ,тем больше она должна возрастать с высотой. Считается, что образование данного слоя связано с ионизацией молекул кислорода и азота рентгеновским  и ультрафиолетовым излучением солнца. Начало  проявления «спорадиков» относится к маю и период завершения зачастую приходится на конец августа – сентября.

Спорадическое Еs прохождение возникает при образовании в ионосфере задействованного слоя Е расположенного на высоте от 95 до 120 км, над поверхностью земли  и характеризуется большим постоянством электронной концентрации  ото дня ко дню, которая возрастает днем и уменьшается ночью. Время от времени в области Е образуется сильно ионизированный слой, который называют «Спорадическим слоем Е s». Данный слой  появляется  под влиянием интенсивной солнечной радиации с просачиванием заряженных частиц из вышерасположенных слоев и с потоками метеоров. Облаков с МПЧ и порой превышающих частоту в 144 мгц, их образование обычно наблюдается с мая по август месяц.

В качестве дополнительной информации о радиолюбительских частотах  УКВ диапазонов предоставляем  ряд полезной информации. Так отражение от слоя F 2, который располагается на высоте около 200 км, от уровня земли происходит в дневное время зимой и в годы максимальной солнечной активности на частотах 50 – 55 мгц. То есть 6 метрового диапазона и имеет довольно значительную величину . При этом дальность связи может достигать 2500 км до 5000 тыс. км. , но к большому сожалению диапазон 144 – 146 мгц. Не попадает под данные условия.  С длинной волны 4 – 5 метров, –  последние интенсивно отражаются как от тропосферы так и от ионосферы , но радиосвязь не всегда носит устойчивый характер. Тем не менее ранее принадлежавшие частоты , в основном сельскому хозяйству СССР, от 57.000 мгц до 57.512 мгц. То есть 5 метрового диапазона  зачастую проводили «внеплановые» связи более чем на 1000 км. при мощности разрешенной в то время служебных радиостанций порядка 8 – 10 ватт. Реальная дальность установления радиосвязи на длине волны в 5метров составляет 600 – 1900 км.  Наблюдается как тропосферное , так и ионосферное прохождение. На длине волны в 4 метра дальность связи может достигать от 100 до 600 км.

В осеннее и зимнее время возможно так же работа за счет отражения от северного сияния на частотах 50 – 55 мгц. Данный  вид связи возможен в северных районах, но иногда бывает и в средней полосе России. Следует отметить, что уровень отраженного сигнала от северного сияния довольно незначителен, но тем не менее связь вполне осуществима и в диапазоне 144 – 145 мгц. при этом отмечается «дрожание сигнала».  Кроме того влетающие в атмосферу земли метеориты сгорая оставляют за собой ионизированные «хвосты» на той же высоте , где появляется ионизированный слой  Es . Мощные метеорные «дожди» , начиная с августа месяца  « Персиды » а затем и другие , через которые наша планета проходит в конце лета и осенью, повышают концентрацию слоя Е и зачастую способствуют появлению слоя Es, который приводит к достаточно хорошему прохождению на 2 х метровом диапазоне. Но следует учитывать , что сила сигнала  при данном прохождении зависит от количества и объема сгораемых материалов попадающих в атмосферу метеоритов, конечно через метеорные потоки лучше всего работать в SSB при этом мощность передатчика желательно использовать порядка 200 ватт.

При проведении  D – X  связей следует учитывать и уровень  Галактических шумов ,- который в основном поступает из гравитационного центра нашей галактики и особенно заметен в диапазоне 6 и 4 х метров на территории России в основном в южном направлении  низко над горизонтом. Частоты 100 – 140 мгц. И выше , на них уровень космических шумов значительно падает , что положительно сказывается в проведении  D – X  связей на двух метровом диапазоне.  В диапазоне частот 70 см. диапазона уровень шума достигает своего минимального значения.

И вновь мы вернемся с вами к закону преломления . Согласно закона преломления, луч падающий на преломляемую поверхность нормально (под прямым углом) не преломляется. В этой связи, чем более полого падает луч на преломляющую поверхность, тем более возрастает вероятность того, что будут достигнуты условия для полного  внутреннего отражения и тем меньшая электронная концентрация для этого требуется.  Что мы и на практике используем в данной антенне для работы с D – X  корреспондентами.

Слой Еs возникает в любое время года и суток, однако в средних широтах чаще образуется в летние дни. Степень ионизации слоя ионосферы резко возрастает в годы максимума солнечной активности. Обычно 11 летний цикл.

Слой Es существует от  нескольких  минут, до нескольких часов  ( в летнее время) имея скопления электронных облаков, которые имеют горизонтальную протяженность в десятки и порой сотни километров и перемещаются со скоростью 300км\час в основном в западном направлении.

Чем выше частота , тем большая электронная концентрация требуется для того, что бы за счет преломления и полного внутреннего отражения электромагнитная волна вновь вернулась на землю. Кроме того в точке отражения электромагнитной волны электронная концентрация должна обязательно возрастать с высотой. Наиболее благоприятные часы работы через данный слой  , с 12час дня и до 24 час. ,по МСК. времени .

Степень преломление волны напрямую зависит от электронной концентрации   слоя и ее частоты. Es прохождение можно контролировать  по появлению в  диапазоне 88 – 108 мгц  радио вещательных станций расположенных на расстоянии 600 – 1000 км, а иногда и более.

В виду отсутствия летнего прохождения в позднее осеннее, зимнее и раннее весеннее время, следует внимательно отнестись к условиям погоды в вашем регионе.

Наилучшее условие распространение  радиоволн на двух метровом диапазоне следует ожидать в зоне повышенного атмосферного давления, то есть в условиях  устойчивого антициклона, при невысоком давлении прохождение может быть как нестабильным , так и совсем не наблюдаться , в особенности в зимнее время, зачастую как правило в конце зимы в конце января– феврале иногда захватывает и  март.

И чем не выше будет внешнее барометрическое давление в области антициклона, тем лучше будет  рефракция и соответственно тропосферное распространение  электромагнитной волны во внешней среде и тем легче будет вам в установлении   D – X  связей и тем намного устойчивей  они будут.

Рассмотрим саму возможность появление данного прохождения. В районе антициклона происходит сжатие воздушных масс, что приводит к их нагреванию и образования температурной инверсии, когда температура с высотой не уменьшается как обычно, а возрастает. При этом наибольшие уровни сигналов наблюдаются в течении всего периода хорошей погоды, но они бывают часто и не устойчивы.

Признаки  «зависшего» над вами антициклона ,- это стабильная погода, летом жаркая, зимой морозная, слабое движение воздуха – залог  неплохих  возможностей для проведения дальних связей на УКВ.

Не надо игнорировать и высокий потолок перистых облаков , который так же является хорошим показателем прохождения на УКВ диапазоне, обычно он проявляется  осенью или в конце лета, но бывает и зимой. Значительные  потери в сигнале  обусловлены при распространении электромагнитной волны , за счет  тепловых потерь и поглощения ее в капельках тумана и воды,  во внешней среде данных частот особенно заметны  в период сильных дождей, снегопада, тумана ,  и минимальны при хорошей погоде. При дождливых пасмурных днях , напряженность электромагнитного поля падает в несколько раз, но распространение сигнала в пространстве носит более стабильных характер. В то же время перемещение фронтов теплых и холодных масс  в атмосфере так же приводит к хорошему прохождению  практически на всем  УКВ диапазоне.

Так в осеннее время теплые массы воздуха поднимаясь на значительную высоту , способствуют отличному прохождению на двойке.  Причиной является разность температур, которая  вызывает падение влажности, что в свою очередь влияет на коэффициент преломления воздуха с увеличением высоты и приводит к образованию волноводных слоев значительной протяженности.

Это зачастую бывает довольно ярко выражено и можно самим вам  наблюдать данный эффект выражающийся в  отсутствии  инверсионного следа от пролетающих на большой высоте  ( обычный эшелон 8 – 10 км. ) пассажирских реактивных  лайнеров.  Если след от пролетающего лайнера заметен , но имеет очень короткий отрезок и быстро исчезает, то это то же говорит о значительном поднятии положительной температуры на данной высоте и в то же время имеющегося прохождения на двух метрах. Если же следа  практически не остается  то можете не сомневаться и пробуйте в это время  работать с дальними радиолюбителями и вы наберете солидное число дальних связей при довольно стабильном прохождении сигнала в обе стороны. При этом возможность проведения дальних связей  в диапазоне частот 144 – 146 мгц, может поддерживаться от нескольких дней до нескольких недель, в связи с перестройкой тропосферы от летнего к осеннему периоду. В этот период возможно проведение радиосвязи  на  значительное расстояние  с несложными антенными системами и относительно небольшой мощностью передатчика и минимальными потерями сигнала в пространстве.

Все это происходит  конечно при достаточно большой разнице в температуре , при этом волна может искривляться в пространстве и это вновь вернет ее к земной поверхности , что и является сверх рефракцией. Явление сверх рефракции чаще всего можете наблюдать  на морском побережье , где в летнее время температура воздуха выше , чем температура воды и прилегающего к воде  воздушных масс, при особо больших водных  объемах.

В данном  случае при сверх рефракции образуется волноводный слой значительной протяженности , при этом реальная дальность связи может составлять  порядка   600-800 км. , и в особенности близ больших водных пространств. В этом случае вы без особого труда можете полностью перекрывать из конца в конец такие водные бассейны как,- Каспийское или Черное море.

Положительная рефракция и сверх рефракция наблюдается обычно в антициклонную погоду при вечернем охлаждении почвы и проявляется наиболее часто в теплое время года.  Рефракционные свойства тропосферы меняются сравнительно медленно, поэтому поле,   обусловленное повышенной рефракцией , оказывается достаточно устойчивым, без глубоких замираний,- но тем не менее только часть энергии р\волны отражается в тропосфере, а часть, переломляясь , проходит через нее и не возвращается на землю.  В этой связи следует учитывать что, при одних и тех же условиях более короткие УКВ волны лучше отражаются и меньше просачиваются сквозь «стенки « тропосферного волновода. Для тропосферного волновода определенная высота по аналогии с металлическим имеется некоторая критическая длинна волны. Волны длиннее критической быстро затухают и не распространяются в волноводе. Поэтому распространение радио волн в волноводе в условиях тропосферы чаще всего наблюдается на дециметровых  и сантиметровых волнах и несколько реже на метровых.  Это происходит потому, что размеры тропосферного  волновода должны во много раз превосходить длину волны.  В качестве примера,- для см. диапазона необходим волновод высотой 30 – 50 метров, при этом дальность связи может достигать 1000 км. , чаще всего это происходит летом во второй половине дня вечером либо в утренние часы. Для диапазона 144 – 145 мгц., высота волновода должна составлять 400 метров., а для 430 мгц., – 70 см. диапазона всего лишь не превосходит 100 метров.  Тем самым для диапазона  70 см. высота нужна намного меньше и тем самым проведение радио связи в см. диапазоне будет на дальних трассах при сверх- рефракции намного устойчивей чем на 2 х метровом диапазоне. Этим и объясняется довольно раннее начало прохождение на сантиметровых волнах в весенний период , чем на метровых и лишь затем «открывается» диапазон 144 – 145 мгц. Тот же самый эффект наблюдается и поздней осенью и в начале зимы , когда прохождение на метровых волнах уже начинает заканчиваться, а на сантиметровых оно еще наблюдается.

Кроме того существуют адвекционные инверсии которые встречаются в близи  водоемов , рек,- на реке Волга- пример, озер, искусственных обширных водоемов (водохранилищ), где  летом на берегу так же отмечается повышенная положительная температура и достаточно влажный и прохладный воздух над водоемом , что способствует хорошему распространению радиоволны УКВ диапазона  ( и в особенности  Low Band 6 и 4х метрового )  как на береговой линии, так и в зоне водного бассейна, а так же при приближении в летнее время грозовых фронтов, которые располагаются и перемещаются в основном параллельно земной  (водной) поверхности, теплые массы воздуха – над холодными.

Некоторые радиолюбители живущие в близи таких водоемов зачастую используют  инверсии для проведения  достаточно уверенных дальних связей  при чем, не всегда требуется использование повышенной мощности передатчика, либо применение сложных антенн.  В этом случае образуется как бы малый  -электромагнитный волновод, способствующий проведению дальних связей, особенно это ярко выражено на 6  и 4х метровом диапазоне, двух метровый диапазон так же подвержен данному влиянию, но требуется  несколько большая энергетика, чем на 6 и 4х  метрах.

Вообще , если быть более объективным , то диапазон 6м. т. е. 50 мегагерц. Считается среди радиолюбителей ультра – коротковолновиков  « большой дорогой» . Где по праву вы можете произвести сверх дальние устойчивые связи на не на одну тысячу километров имея  лишь небольшие мощности передатчиков и довольно скромные антенны. Однако пока в России  и в Белоруссии данный диапазон для радиолюбителей закрыт , но разрешение на эксплуатацию данного частотного спектра было  получено Россией  еще с 1 января 2021 года.

LOW BAND – 6 метровый диапазон хорошо работает при отражении от слоя Es ,но и тем боле  от слоя F при достаточной его концентрации. Еs в диапазоне 50 мгц, хорошо работает в период с мая по июль, в августе и сентябре его активность несколько падает, но тем не менее в этом случае достаточно мощности передатчика всего лишь в 10 ватт и простого диполя что бы проводить радиосвязи от 1 тысячи до 2 тысяч км. Для сравнения на СИ-БИ диапазоне или 10 ке вам будет необходима , а большей частью  и желательно   использовать мощность передатчика в 100 ватт.

Для работы на двух метрах поляризация поля так же оказывает влияние на уровень сигнала.  Если распространение происходит над морем, или над другим достаточно большим водным объемом пространства или ровной  земной поверхности,- вертикальная поляризация дает значительный выигрыш в напряженности поля в сравнении с горизонтальной. Если же местность лесистая – хвойные леса, то напряженность поля будет выше при горизонтальной поляризации при работе поверхностной волной.

Высота  расположения коллинеарной   антенны над землей так же достаточно заметно играет значительную  роль и чем выше будет расположена ваша антенна  (над уровнем моря) тем увереннее  будет связь.  Для радиолюбителей которые только начинают свой «путь» на двух метровом диапазоне  советуем располагать изготовленный вами коллинеарный вертикал , не менее 2,5 – 3,0 лябда над землей, а располагающими растяжками  для крепления антенны разбивать друг от друга изоляторами на расстоянии  не более  0,2 лябда от рабочей частоты , при наличии металлических растяжек. Не следует однако забывать, что рядом с коллинеарным вертикалом не должно быть других антенн, либо близ расположенных конструкций из металла, кирпича или бетона на расстоянии не менее 8 – 10 метров , то есть порядка 4 х – 5 лябда. Так как это однозначно скажется на работе вашей антенны.

От чего зависит дальность связи за зоной полу тени..

Так за зоной полутени можно считать , что напряженность поля возрастает во столько раз , во сколько раз вы увеличиваете  высоту своей  антенны над землей, либо над строением.

Особо стоит остановиться на некоторых довольно не редко встречающихся факторах  влияющих на проведение радиосвязи на метровых волнах. Кроме всего того что было указано выше . существуют три вида электромагнитной аномалии с которыми возможно кому то из вас приходилось встречаться, а возможно у кого то все это еще впереди. Первый и наиболее благоприятный вид аномалии для связи на метровых волнах , это так называемое положительное аномальное место ( или зона ) где прием и передача осуществляется безупречно и намного лучше и устойчивей  стандартного размещения антенны чем на рядом находящейся местности. При этом вас прекрасно слышат и дальние и местные корреспонденты , несмотря на то, что находящиеся по близости  средства связи либо принимают их передачи с трудом, либо и вовсе не принимают. Второй тип аномальной зоны отличается от первой тем, что в этой зоне связь не просто плохая,- корреспондентов в радиосети слышно довольно слабо , либо сигнал довольно сильно подвержен шумам. Все это значительно усложняет прием информации. Тот же самый отрицательный эффект наблюдается при попытки приема телевизионного вещания на метровых волнах . Когда изображение на экране сильно зашумлено и «снежит». На звуковое сопровождение так же накладывается значительный уровень «белого « шума, при чем данная аномалия распространяется практически во всем спектре частот телевизионного вещания до 230 мгц. ( выше проверка не производилась).  На частотах УКВ  FM вещания – 100 мгц. Прием так же осуществлялся на штатную телескопическую антенну радиоприемника с большим шумом.  Однако стоило сместить телевизионную антенну как и антенну радиостанции  и УКВ приемника на 15 метров, как все «проблемы» сразу же исчезли.  Существует и третья разновидность когда ваша штатная радиостанция работает довольно прекрасно с устойчивой связью со многими корреспондентами находящимися в сети. Тем не менее довольно часто может проявляться эффект самопроизвольного включения радиостанции на передачу ,  ( в этом случае всегда подозревают какую либо неисправность средств связи)  без видимых на это причин. В данном  случае происходит энергетическое воздействие на электронный ключ ( процессор) радиостанции . Причем замена данной радиостанции на другую заведомо исправную не дает должного эффекта.  Все выше перечисленные негативные явления происходят по причине сверх мощного аномального  до конца пока еще не изученного электромагнитного поля.  Все это происходит в данном месте и исходит из недр земли. Что в свою очередь наблюдается при разломах  плит находящихся на глубине . Данное излучение воздействует на любую электронику и окружающую среду. Существуют различные виды аномалии ,- одни влияют на электронику,- другие на живые организмы.  Первые встречаются довольно часто и повсеместно. Вторые  аномалии ( воздействующие на живые организмы и людей в частности ) встречаются довольно редко в России их всего насчитывается две одна сильно положительная,- вторая сильно отрицательная зоны охватывающая значительную территориальную площадь . По первому пункту внесу коррективы что данное излучение не стоит путать с залеганием различных металлических руд, которые так же могут влиять на работу средств связи, но они не имеют повсеместного залегания на территории нашей страны, а сосредоточены лишь в определенных местах.

Несколько слов о работе противовесов. При первоначальной разработке  за границей и изготовлении коллинеарных синфазных антенн последовательного питания , таких как F-22  F-23  X-510  и им подобных антенн, в Японии и для ВМФ США в расчет принималась работа подобных «изделий «  как в островном государстве в Японии, так и для обеспечении надежной связи судов ВМФ  США и Японии.  Основной принцип работы противовесов закладывался с учетом работы антенны  как «лучом» в зоне прямой видимости с учетом рефракции так и на тропосферных неоднородностях  и тропосферных волноводах , постоянно образующихся над морем, что имело само по себе значительную дальность связи. На практике дальность связи на море всегда значительно превосходит дальность связи на суше при одинаковых антеннах и подводимой к ней мощности  в ваттах.

В связи с чем угол наклона противовесов для них являлся наиболее оптимальным и находился в пределах 90 – 110 градусов.

Для внутри континентальной связи  с большой протяженностью суши данный угол наклона противовесов не является оптимальным,  что требует его значительной корректировки с учетом принципиально иных условий  работы противовесов и антенной системы в целом.

В современных источниках информации вы, к большому вашему сожалению, мало что найдете  об противовесах и им почти не уделяют должного внимания, что весьма печально , тем не менее от них зависит довольно многое в работе вашей антенной системы.

В связи с этим вам следует обратить  особое внимание на то, что для правильной работы коллинеарной антенны  необходимо использовать четное количество противовесов, расположенных диаметрально друг относительно друга. В этом случае высокочастотные токи протекающие по противовесам расположенных противоположно друг другу, компенсируются и   излучение внешней оплетки коаксиального кабеля будет минимально.

При этом система радиалов  ( противовесов ) не излучает, пока протекающие по ним токи равны  и противоположны по направлениям.

Если  противовесов ( радиалов) не четное количество , то в этом случае ток в одном из радиалов не будет скомпенсирован ,- и в этом случае в диаграмме излучения антенны  появится горизонтальная составляющая , с довольно высоким углом излучения , что неизменно отразится на работе вашей антенны в худшую сторону . Не следует так же забывать о том, что на концах противовесов находится максимум напряжения при передаче и минимум тока.  В этой связи следует напомнить , что рядом с коллинеаром не должно быть ни каких металлических кирпичных и прочее конструкций , а расстояние скажем от коллективных антенн общего пользования должно составлять не менее 8 – 10 метров. То есть  порядка 4 – 5 лябда.

Так же следует не забывать о том, что при увеличении (до определенных значений) угла опускания четных противовесов  от излучателей , по отношению к вертикальному штырю,- диаграмма  приближается из верхней полусферы к горизонту , – то есть приближается к земле , что весьма важно при работе с  дальними корреспондентами , но не следует этим чрезмерно увлекаться, далее мы расскажем об этом подробно на «зеркальном» примере. Следует так же иметь в виду, что каждый градус прижатия лепестка  диаграммы к линии горизонта , – это дополнительный выигрыш  в уменьшении уровня шума , что способствует солидной  прибавкой сигнала при приеме удаленных от вас на значительное расстояние  корреспондентов.

Длинна противовесов и их число должно быть таким , что бы расстояние между концами двух рядом расположенных противовесов  ( по их концам)  должно находится в пределах 0,02 – 0,05 от длины рабочей волны.  При расстоянии между концами противовесов равному 0,02 от длинны волны КПД антенны будет максимальным , и наоборот , если данное значение имеет более  0.05 от длинны волны  , то потери на передачу и увеличение зашумленности полезного сигнала  при приеме будут довольно значительны.  Это соответствует при длине волны двух метрового диапазона  ( 2.06м.) 4 и 10 см. соответственно. Выше по тексту было указано о наилучшем расположении противовесов то есть угла расположения по отношению к вертикальному штырю. Что будет значительно влиять на проведение дальних связей в зоне «полутени» и в зоне «тени».

Чем не дальше  от вашей антенны будет концетрация излучения к линии  горизонта  , тем больше энергетики у вас уйдет для устойчивого «скачка» и связи за линией горизонта с меньшими потерями сигнала.

Не менее важным является понижения уровня шума ( отношение сигнал – шум )  при приеме в случае увеличения количества противовесов, вы получаете выигрыш в увеличении выходного сигнала с антенны и особенно это заметно при приеме слабых сигналов дальних корреспондентов. Предоставим вам необходимый  расчет не вдаваясь в детальные подробности. Так при количестве противовесов равному 4 х ,вы получаете выигрыш в 0.63 дб или в 1.08 раз по напряжению, или 1.16 раз по мощности, при 8 ,- порядка 1.5 дб. Или 1.19 раз по напряжению, или в 1.41 раз по мощности, а при 12,- 3.0 дб. или в 1.41 раз по напряжению, или в 2.0 раза , то есть в два раза по мощности, дальнейшее увеличение числа противовесов  ( в четном формате ) дает так же увеличение КПД самой вертикальной антенны .

На первый взгляд это кажется невероятным , но подобное можно лишь сравнить с установкой малошумящего транзистора , взамен триода с не нормированным коэффициентом шума во входном каскаде УВЧ вашего трансивера. Тот же самый  «зеркальный» эффект вы получаете при работе и на передачу, когда зона уверенного  дальнего приема вашей радиостанции значительно расширяется.

При нечетном количестве противовесов компенсация  высокочастотных токов не происходит и возможно появление антенного эффекта в фидере  особенно при применении самодельных антенн типа «Удочка». В этом случае вы неизменно теряете довольно солидную энергетику в работе своей антенны.  Если у вас появится возможность приобрести корпус  от антенны А-1000,  то это будет для вас самым наилучшим вариантом , для любого усовершенствования и изготовления лучшего образца данной антенны.

Возможная сборка антенны с нуля и в другом корпусе. Так корпус самодельной антенны может быть изготовлен из пластиковой трубы диаметром 25 мм. При толщине стенок 1-1,5 мм. При длине 2-2,5 метра, прекрасно выдерживает обледенение и ураган и применяется для прокладки эл. кабелей между этажами и кабельного Т.В.

Тем не менее следует все же проверить материал на радио – прозрачность, так как он может быть различен по своим свойствам и характеристикам и изготовлен не из радио – прозрачного материала и иметь металлическую составляющую. Рассмотрим несколько расширенно  использование противовесов.

При большом и четном количестве противовесов диаграмма направленности антенны все более и более приближается к круговой и значительно улучшается соотношение сигнал-шум на прием и растет КПД антенны, в отличие от «трилистника» – где излучение располагается не вдоль противовесов , а между ними и к тому же с низким КПД .

 Несколько более подробно остановимся  на принципе работы противовесов в данной модели антенны   для того, что бы было более понятно их значение на формирование за горизонтного  электромагнитного поля .  Для этого проделаем небольшой практический опыт , который соответствует полному аналогу работы ваших противовесов, в данном случае можно использовать большой ангар либо другое свободное большое помещение.

Возьмем зеркало , желательно  чем не больше будут его размеры,- тем лучше.  Положим зеркало в горизонтальной плоскости , это будет угол в 90 градусов , в реальной антенне. С вертикальной плоскости , представьте себе , что перпендикулярно с зеркалом расположен идущий к верху вертикал вашей рабочей антенны , направьте луч лазерной указки или фонарика от вертикала на зеркало и вы увидите как располагается  реальный луч от вашей антенны, то есть угол падения равен углу отражения и в каком направлении будет уходить максимальная часть энергетики.

В данном случае луч будет бить в «потолок». Далее увеличьте угол  зеркала (как в реальной антенне ) по отношению к вертикалу вначале на 110 , а затем на 125 градусов , с подачей от вертикальной части предполагаемого вами вертикала  луч лазера и вы увидите реальную картину как будет изменяться угол падения луча к линии горизонта .

Смещение угла противовесов всего лишь на 5 градусов от вертикала , равноценно смещению падения луча в тропосферу на несколько десятков километров. Особенно когда углы наклона имеют довольно большое значение и находятся низко над горизонтом. В практике , наиболее целесообразен угол противовесов в 125 градусов, он обеспечивает максимальную прижатость луча к линии  и за  линию горизонта, что способствует минимальной потери энергии при работе с D-X  корреспондентами,  но при этом следует учитывать высоту располагаемой вами антенны на местности, – находитесь вы на средне – пересеченной местности, как в данном примере, или в яме или на значительной высоте над уровнем моря и окружающей вас местности.

Все то же самое и происходит и  в реальной обстановке с вашей вертикальной антенной.. Данный эксперимент , как нельзя лучше , раскроет вам наглядно принцип работы ваших противовесов и зависимость работы вертикальной антенны от самих противовесов при работе с дальними корреспондентами находящимися за линией горизонта , то есть в зоне полу тени и тени, а так же для максимального сосредоточения энергетики , поступающий в вашу антенну  прижимая ее к линии горизонта.

Преимущество излучения энергетики под малыми  углами к горизонту объясняется тем, что «точка» отражения сигнала от неоднородностей  тропосферы находится дальше от места расположения передатчика,- и отраженная  волна придет к поверхности земли на довольно значительном  расстоянии . Следовательно  поступающий сигнал к D-X  корреспонденту придет  от одного отражения с большой энергетикой , чем при условии крутых углов излучения. Тем самым это будет способствовать максимально устойчивой связи с D – X операторами. И чем лучше качество «зеркала» – противовесов, тем сильнее  «свет» отражения от противовесов . В данном случае отражение имеет электрический характер , где противовесы выполняют функцию зеркала. И чем не лучше будет это значение, тем более  эффективнее будет работа вашей антенны.

В данном случае зеркало представляет собой идеально большое количество противовесов, при малом количестве противовесов соответственно будут «пробелы»  в зеркале противовесов , что неизменно отразится и на формировании эл. магнитного поля и на дальности связи. Сам по себе свет вашего лазера , так же представляет собой электромагнитную волну, только очень высокой частоты.  В остальном все в данном опыте совпадает как нельзя лучше.

Приобретение данного опыта значительно поможет вам в расположении угла ваших противовесов исходя из местных условий расположения антенны на местности.

Коллинеарная антенна работает как приемная так и передающая и  ее параметры и характеристики одинаковы, при этом малое количество противовесов приводит к тому, что заметно снижается  КПД антенны на передачу и увеличивается шумовая составляющая при приеме в  особенности  «зашумления»  порой и без того слабого сигнала, о чем мы информировали вас  выше.

Данная антенна хорошо себя зарекомендовала  на границе зон как прямой видимости, так и полутени и тени..

Так при отсутствии противовесов и или их малом количестве  , а равно при их длине менее 0,25 лямбда повышенный уровень напряженности поля (сигнала) при передаче будет наблюдаться на приемной стороне  от данной антенны, лишь в ближней зоне  и напротив при длине  противовесов равному 0,25 лямбда,- уровень напряженности поля будет достаточно высоким на линии горизонта и за ним , при соответствующем угле расположения противовесов и их количестве, что способствует проведению за горизонтных  дальних и сверх дальних достаточно  устойчивых связей .

С  учетом выше изложенной методики по противовесам,  при работе с корреспондентами находящиеся за зоной прямой видимости  следует учитывать то обстоятельство, что эффективность работы коллинеарной антенны  пропорционально количеству противовесов применяемых вами, применяемого излучателя и коаксиального кабеля.

В качестве примера потерь при применении «лишних» паек , о которых упоминалось выше,  вы можете провести  не сложный практический эксперимент  сравнив показатель работы антенны на прием , при слабом входном сигнале, при применении скажем провода  ПСР в  катушке Л -1, а затем обычный голый медный провод  того же диаметра без покрытия серебром, покрыв его  даже частично припоем,- отрицательные результаты  в работе  вашей антенны особенно на прием  будут  вам видны  уже «не вооруженным взглядом»..

Все что представлено в данном описании по модернизации данной модели  антенны  проверено  неоднократно на практике и превосходно себя зарекомендовало в работе  в течении ряда лет , как  с местными так и  с дальними корреспондентами.

Нами производятся  и дальнейшие доработки  и усовершенствования данной модели,  направленные на улучшение ее характеристик  и качества , – и это имеет  уже в настоящее время довольно значительный и не сравнительно положительный эффект  на практике.

Обо всех положительных нововведениях  мы расскажем вам дополнительно в наших последующих публикациях в данном переизданном материале в интернете, так как после подготовки данного материала к печати  , нами были произведены дополнительно существенные доработки по данным типам антенн , которые значительно улучшили все основные технические показатели коллинеара, в сравнении с данным вариантом.

Чертежи и эскиз самой антенны мы не приводим здесь , так как по F-23  подобного материала достаточно размещено в интернете и найти его любому заинтересованному лицу не составляет особого труда .

Еще раз обращаем  ваше внимание на то, что все двух диапазонные   комбинированные  антенны промышленного изготовления  работающие в разных частотных спектрах  являются лишь компромиссным решением поэтому достичь высоких показателей  на них  в обоих частотных спектрах просто не получится по ряду причин, которые  наверняка известны многим радиолюбителям, в отличие от однодиапозонной. Поэтому останавливаться на данном вопросе я подробно не буду. Для получения более высоких показателей по приему  в диапазоне 144-146 мгц., мы рекомендуем  установить усилитель высокой частоты . Он может быть выполнен как апериодический, так и резонансный . Преимущество первого варианта заключается в его простоте. Недостаток апериодического УВЧ состоит в том, что он имеет малый коэффициент передачи и плохую избирательность. Резонансный УВЧ имеет повышенный коэффициент передачи и гораздо лучшую избирательность.

Для «гурманов»  двух метрового диапазона , мы рекомендуем установить УВЧ (его установка возможна и рядом с трансивером, но лучше конечно в близи антенны) собранный на (как не старомодно звучит) мало шумящем триоде СВЧ ,- радио лампе 6С17К , который «приподнимет» вам сигнал с 1 балла до 9 и 9+ с практически отсутствием уровня шумов при этом. Единственно что нужно в этом случае будет сделать, это обязательно стабилизировать напряжение анодного питания , но не полупроводниковым стабилитроном, а газовым, так как полупроводниковый стабилитрон достаточно сильно выдает шум, в отличие от газового. И конечно напряжения накала питать постоянным стабилизированным напряжением, что заметно увеличит срок службы радио -лампы  и скажется на стабильности и высоких показателях в  работе УВЧ. В этом случае вы на 100 % избавитесь от всех  недостатках присущих  полупроводникам.

При конструировании УВЧ все резисторы используемые в ответственных цепях схемы , следует брать как можно большей мощности рассеивания. Так как данная методика позволит вам дополнительно сократить уровень самих тепловых шумов резисторов, что положительно отразится на работе УВЧ и  в особенности при приеме слабых сигналов дальних корреспондентов.

В настоящее время многие заводы-изготовители  за рубежом  и у нас , вновь возвращаются к выпуску  ставшими популярными АУДИО  усилителей  низкой частоты  для музыкальных групп на радио лампах, которые  позволяют получить довольно значительное по спектру и качеству звучание.

Да же в освоение космического пространства на спутники  были разработаны и внедряются  в России  ламповые системы  принципиально  нового поколения и технического решения , с малым потреблением энергии  высокими техническими  характеристиками и не боящиеся в отличии от полупроводников не солнечной, не космической радиации,- что имеет  довольно важную и  значительную роль в долговечности работы аппаратов, при любых неблагоприятных факторах внешней среды.

Ранним примером работы ламп на спутниках , были разработки американского космического агентства НАСА , спутники : Пионер 10, Пионер 11, которые работают без «устали» уже не один десяток лет и которые вышли уже давно за пределы солнечной системы и продолжают передавать на землю телеметрию.

Применение  в УВЧ арсенид галлиевых транзисторов конечно покажет не плохие результаты, но последние весьма восприимчивы к статике что послужит их довольно частой заменой , при большом внешнем энергетическом потенциале.

Если вы все же  решились применить в антенном УВЧ  ( обычно в УВЧ , как правило состоит из двух каскадов) арсенид – галивые транзисторы ,- то в связи с этим обращаю ваше внимание на то, что не следует использовать кабельное соединение  усилителя с антенной, кратное нечетному количеству 1\4 длинны волны , так как в следствии внутренних рассогласований  произойдут нежелательные изменения  полного сопротивления , в результате увеличатся собственные шумы , уменьшится или увеличится усиление, усилится так же электрическая нестабильность  вплоть до самовозбуждения . В связи с чем по возможности следует выбирать кабель равный полуволновому  повторителю или четному числу полуволн.

Биполярные высокочастотные транзисторы , так же покажут не плохие результаты в своей работе в УВЧ , но у них имеется кроме всего прочего, довольно большой недостаток.

Так в зимнее время при минусовой температуре , и в работе во внешней среде, без внешнего подогрева, происходит закрытие базового перехода, что резко отрицательно скажется на работе УВЧ, даже в том случае если вы будете питать  базу от отдельного стабилизированного источника напряжения, а не от авто смещения. Так что выбирать надо то, что более надежно во времени и в работе.

Многие радиолюбители , в особенности начинающие, не могут определиться с правильным рапортом об уровне сигнала принятого  корреспондента  по своему  S – метру приемо-передающей аппаратуры. Для них, для более полного понимания,  мы подготовили соответствующую таблицу которая имеет свои градации , в отличие от КВ диапазона. Она верна для частот УКВ диапазона выше 30 мгц. Данный материал  возможно  заинтересует уже и «бывалых» ультра коротковолновиков.

Для радиолюбителей имеющих аппаратуру не градуированную по стандарту, а имеющую лишь «кубики», с данной таблицей вам будет достаточно легко рассчитать уровень сигнала в баллах вашего корреспондента в зависимости от реальной чувствительности вашего приемного тракта. Все это позволит более

корректно предоставлять рапорт вашему коллеге по эфиру.

 

 

Единицы шкалы в баллах.	Уровень сигнала в ДБМ	Уровень сигнала в мкВ на входе приемника.
9+60	-33	5000
9+50	-43	1600
9+40	-53	500
9+30	-63	160
9+20	-73	50
9+10	-83	16
9	-93.5	5
8	-99	2.5
7	-105	1.25
6	-111	0.63
5	-117	0.31
4	-123	0.16
3	-129	0.08
2	-135	0.04
1	-141	0.02

 

В настоящем материале  мы изложили основные данные для получения достаточно очень хороших результатов  на усовершенствованной  нами коллинеарной антенны с вертикальной поляризацией , для  проведения  D-X связей в диапазоне частот двух метрового диапазона – 144-146 мгц.

Вам самим дано большое право выбора между весьма хорошими и отличными результатами работы вашей  будущей антенно-фидерной системы , только стоит более обстоятельно ознакомиться с данным материалом и выбрать подходящий для вас вариант конструкции и конечно все будет зависеть от ваших планов на будущее, вашего опыта, устремлений, возможности и главное  располагать  соответствующими материалами и приборами для выполнения работ.

Для радиолюбителей которые только начинают осваивать двух метровый диапазон , желаем вам дерзать без устали , не останавливаться на достигнутых результатах и вы откроете для себя по своему замечательный и порой удивительный мир двух метрового диапазона не похожий ни на один из КВ диапазонов, в котором всегда найдется место вашему творчеству, новаторству , новым техническим идеям   и нестандартным решениям и конечно пожелаем Вам чаще консультироваться с радиолюбителями имеющих достаточно богатый  теоретический опыт и практику в создании подобных конструкций.

Но самое главное должно быть у вас ,- это желание и серьезный подход  к  поставленной перед вами цели и задачи..  

Будьте или во всяком случае  пытайтесь быть всегда первыми , не останавливайтесь на достигнутом в вашем творчестве , идти в ногу со временем , больше экспериментируйте и тогда несомненно вы добьетесь высот о которых вы когда то только лишь мечтали в начале своей радиолюбительской деятельности ..

Вместе с тем хочется отметить определенную особенность, – отсутствия массовых публикаций  подобных материалов  в  технической литературе и в сети интернета, кроме форумов. Это  За частую  связано с тем, что имеется достаточно солидное число не плохих  новейших разработок и конструкций  различных антенн систем, но к большому  сожалению мало что из них публикуется , но не из за коммерческой тайны , а только лишь по причине нежелания  авторам данных публикаций выслушивать не весьма нелестные отзывы в результате неудачного повторения данными  радиолюбителями –  УКА вистами опубликованных конструкций ,  а так же ее не корректной сборки и настройки конечно с применением необходимых приборов и не имеющих должного опыта радиолюбителей ,так как работа с данными конструкциями в диапазоне частот 144-146 мгц., требует достаточно большого внимания , усидчивости, терпения , определенных практических  навыков, теоретических знаний , а так же  умения не просто изготовить, но и еще  правильно отстроить повторяемую вами модель антенны.

Имеются и такие  радиолюбители которые просто принципиально не желают воспринимать все новое и незнакомое для них, оставаясь при этом закоренелыми консерваторами и бесприциндентными критиками вся и всего  и считая, что подобных  результатов и достижений просто не может быть , потому что этого не может быть никогда.  Неплохо напомнить подобным «критикам»  что нельзя отвергать  перспективную идею   которая воплощается в жизнь, лишь потому , что по вашему мнению это просто не осуществимо. Конечно это является ошибочным мнением и являясь при этом значительным «тормозом» в прогрессе и продвижении новых идей, изобретений и не только в области конструирования и разработки перспективных антенных систем.  

Всегда следует помнить  что достижение  очень высоких показателей в работе  Вашей антенны  ( и не только антенн ) зависит от комплекса  проведенных вами перспективных доработок и совершенствований , а не единичного изменения определенных данных и параметров и только в этом случае конечные результаты  превзойдут все ваши ожидания. Нужно   порой уметь создавать  сложные  «изделия»  которые не всегда можно просчитать например в «MMANE ».. за которыми последует нечто иное  и на более высоком техническом уровне которое вы сами сумеете просчитать и изобрести и это будет достойной вершиной вашего творчества и таланта..

К данному описанию мы прилагаем фото фазовращающих  катушек, в качестве наглядного примера  на что нужно будет  обратить  Ваше внимание при их изготовлении и особенно правильного их включения по входу и выходу на вибраторах антенны, для достижения наилучших показателей в работе. Кроме  выше указанного материала мы размещаем вам   фото самой установленной антенны  и фото устройства вибраторов для установки внутри корпуса антенны.

 P\S.  По возникающим вопросам связанных с синфазной коллинеарной антенной , ее настройкой, а так же  для уточнения определенных  интересующих вас данных,- возможно  обращение  ко мне в «личное» на сайте одноклассников, предварительно произведя регистрацию в ОК.

Дальнейшие совершенствования и доработки  не только по данной модели, но и различных других новейших антенных систем мы будем периодически предоставлять и опубликовывать так же для вас  в интернете  расширяя и дополняя данный материал и вы возможно найдете много нового и интересного для себя, просматривая данный материал повторно. Предоставленный нами  данный технический материал, не является каким либо плодом домысла и не проверенных утверждений или  скоропалительных выводов и  решений.  Он является объемно – сконцентрированным , на основе последних научных и практических разработок , применяемых в области связи , как в силовых структурах, так и в гражданской и радиолюбительской сфере деятельности.

Найти меня  в интернете не  будет составлять  вам  особого труда ,  по моему  радиолюбительскому позывному указанному так же и на моей страничке, где вы можете задать интересующие вас вопросы.

Второй  вариант антенны « Шквал – 2м» и «Шквал – 2 см»  , во многом более улучшенный по многим показателям , мы предоставим вам в данном материале,- несколько расширив и дополнив необходимой его информацией. Просто периодически просматривайте данный опубликованный нами материал и конечно все же мы рекомендуем первоначально собрать данный вариант антенны для получения достаточно богатого теоретического и практического опыта , с которым следующая модель будет для вас не так сложна в изготовлении и в настройке.

Желаю вам успехов в изготовлении  и модернизации данной конструкции антенны и устойчивых дальних связей  на двух метровом диапазоне ! .

Материал подготовил  и опубликовал    RK4FX – Пенза.  Ю. Юкин Приношу свою благодарность  коллективу Пензенских радиолюбителей :- Владимиру  UA4FCW,  Руслану UA4FQK, Сергею RK4FAN за существенную помощь в процессе отладки и испытании антенных систем, без которых данная работа по антенным системам затянулась бы на неопределенное время…

– До будущих встреч в эфире..73 !