Радиолюбители Мордовии

Сайт радиолюбителей Мордовии

Дни активности
 Коллинеарная УКВ антенна «ШТОРМ–DX–2» на 144–146 МГц.

 

г. Пенза                                                                                                      Проект  №  2                                                                                                                   RK 4 FX

В ходе предварительного тестирования , а затем и  продолжительной эксплуатации ранее опубликованной на сайте радиолюбителей Республики Мордовии коллинеарной  антенны  «Шторм – DX» и значительного накопления полученных при этом данных об ее работе были выявлены  весьма положительные качества данного изделия в сравнении с обычными выпускаемыми промышленностью образцами импортных коллинеарных антенн которые в большинстве своем расчитаны на работу в ближней зоне и имеют в основном далеко не  высокий КПД.

При эксплуатации антенны  «Шторм – DX»  был выявлен и ряд определенных недостатков в работе антенны и  ряд определенных трудностей в особенности для  начинающих УКВ радиолюбителей не имеющих соответствующего опыта с первоначальной постройкой,  настройкой и согласованием антенны на рабочие частоты двух метрового диапазона.

Все выявленные недостатки по данному изделию были рассмотрены и устранены в новом проекте коллинеарной антенны.

Следует не забывать что   коллинеарная антенна собранная с нуля требует определенной достаточно точной сборки и настройки и по временным затратам гораздо продолжительнее и несколько сложнее  чем настройка «стандартного» волнового канала , что необходимо учитывать при ее изготовлении.

 По многочисленным просьбам радиолюбителей публикуем второй значительно улучшенный проект УКВ коллинеарной  вертикальной с удлиненными сегментами  антенны  – «ШТОРМ – DX – 2» с более эффективными трех элементными излучателями 2 х 5\7 и 1 х 5\8 от лямбда с  более подробным описанием .

В данном материале по коллинеарной антенне мы рассмотрели и устранили ряд  выявленных недостатков предыдущего варианта данного изделия   и провели ряд существенных модернизаций направленных на значительное улучшение ряда характеристик антенны , а так же в направлении  повышения  ее эффективности .

 

  Технические  характеристики коллинеарной антенны « Шторм – DX – 2 »

К ус. В db   –      13,04

R входное    –       50 ом.

KSW             –      1,0 по краям дпз. 1,1

Jx в ом         –       0.

Сектор излучения антенны в Н плоскости – 360 град.

Сектор излучения антенны в Е плоскости  при холм. местности – 16   град.

Полоса пропускания mac. антенны 3 мгц.

Подводимая максимальная  мощность к антенне в режиме несущей до 350 ватт.

Поляризация эл. магнитного поля – Вертикальная.

Изменение поляризации  эл. Магнитного поля при сильном порыве ветра       

 на  антенне допускается не более 5 – 9 %.

Высота антенны над землей не менее 10 метров.

Ветровая нагрузка допустимая  – 70 м\с

Расчет надежности и работоспособности антенны в авторском варианте

Более 97 %.

Применяемый автором 50 омный коаксиальный кабель ( с медной  гофрой )         

           Внешний    диаметр кабеля  13 Мм. –  « Супер флекс » .

 

Первоначально уделим необходимое внимание     L \ C –  узлу согласования    у основания коллинеарной антенны, так как от этого узла согласования зависит многое в работе самой коллинеарной антенны и сложности при ее настройки как и в предыдущем материале по первоначальному варианту антенны.

 

          Таблица   элементов САУ с Гамма согласованием.

 

 Наименован. Диаметр намотки Длина намотки Колич. витков Отвод Диаметр провода Шаг Значен. емкости
Контур САУ  11 мм.  45 мм.      6     3 го ПСР 2.0 3-3.8  47 pf.

 

  1. P. S. САУ – согласующее антенное устройство.

 

Таблица  данных  по противовесам в коллинеарном вертикале .

 

Наименование    Диаметр Длинна эл-та Угол наклона по отношению к земле Количество элементов в шт.
Противовесы От 3,5 до 3.8 мм.  495 – 500 мм.      45  град.         28

 

 

В качестве материала для противовесов лучше всего использовать стальной оцинкованный провод соответствующего диаметра который сохранит свою форму и угол наклона при штормовых порывах ветра и он менее тяжелый при сборке на антенне и более надежный во внешней среде чем другие довольно солидные по весу для антенны и  покрывающиеся окислом во внешней среде «цветные» металлы .

Противовесы в полной мере дополняют коллинеарную антенну  они активно участвуют в формировании резонанса , входного сопротивления , реактивной составляющей,  влияют на угол излучения самой антенны, изолируют вертикал от энергетического потенциала земной поверхности ( который имеет довольно солидную при этом шумовую на RX составляющую) делают приемный сигнал при этом практически не зашумленным ( от земли ) и активно влияют на уровень не только передающего , но и приемного сигнала особенно за зоной неуверенного приема ( зона тени , полутени) и реально влияют на коэффициент усиления коллинеарной антенны и чем их количество не больше , тем гораздо лучше и эффективнее работа самой антенны.

Длинна противовесов и их количество меняет всю картину настройки коллинеара в связи с чем сама настройка коллинеарной  антенны должна производится только в реальных условиях, но не в помещении даже не смотря на его возможно значительно большие пустующие объемы.

В данном варианте антенны «Шторм – DX-2 » произошли изменения по следующим позициям в сравнении с первоначальным проектом антенны «Шторм –DX» .

Так в  настоящее время   входной контур  САУ имеет 6, 0 витков ПСР провода диаметром 2.00 мм. , с классическим отводом при гамма согласовании от 3  витка ( 50 % ). Индуктивность составляет 0,12 микрогенри ( допуск при мощности выходного каскада до 350 ватт ) , намотка производится на  диаметре каркаса в 11 мм., при этом намотка  выполнена с принудительным шагом ( между витками ) равному 3,0 – 3,8 мм  причем   намотка контура должна быть обязательно левосторонняя и не располагаться вплотную на заводском основании каркаса в 10 мм от которого катушка САУ находится на некотором удалении  для улучшения  добротности САУ и достаточно хорошего отвода тепла от провода катушки при работе  на передачу при максимальной  подводимой  к антенне  мощности .

Надо отметить что если контур и конденсатор значительно греются при максимальной   мощности , – в этом случае нужно несколько сдвинуть резонанс от значения КСВ 1,0 на рабочей частоте до снижения  пика напряжения что будет являться оптимально приемлемым вариантом .

В данном случае общая полоса пропускания контура  с минимальным КСВ сократилась до 2 х мегагерц с резким значением коэффициента затухания и значительным срезом характеристики по краям полосы пропускания за пределами рабочих частот двух метрового радиолюбительского диапазона.

Отвод от катушки для подключения конденсатора «гамма» согласования берется от третьего витка считая от нижнего заземленного   конца катушки L\ C согласования контура.

Отвод от катушки выполнен таким образом что точка подключения конденсатора на данном витке несколько больше выступает  за диаметр общий намотки катушки , для предотвращения образования высокочастотной дуги на 10 мм каркас и потерь в этом случае энергетики..

Емкость входного конденсатора изменилась в большую сторону и  находится в пределах  47 PF и подбирается индивидуально для каждой полностью собранной антенны  контролируя при этом согласование высокочастотным антенным анализатором таким как MFJ – 259 C либо любым другим имеющий соответствующий рабочий диапазон частот.

В авторском варианте использовался конденсатор производства USA, SMD модели чип 2525 АТС 100 С NPo\CoG 470JW 2500v предназначенный для работы в резонансных цепях при температуре окружающей среды – 55 …+125 град. С.

В отличии от предыдущего варианта антенны , где входная емкость была довольно незначительной  в данном варианте входная емкость в гамма согласовании в САУ  намного больше что играет довольно существенную роль как  в настройке , в согласовании так и в качественных показателях работы самой антенны.

Так с увеличением входной емкости и увеличении связи кабеля с контуром значительно увеличивается и передача энергетики как с антенны так и в антенну . Применение других моделей конденсаторов таких как X 7 R , X 5 R  и ряда других им подобных в данных ответственных цепях не желательно при работе так как они значительно меняют свои характеристики и нестабильные во времени.

Проверку на качество конденсатора желательно производить в обязательном порядке прогнав его с соответствующей схемой подключения с нагрузкой в 50 ом в течении 1 – 2 минуты. Для выявления возможного дефекта в емкости ..

При этом значение входной емкости   зависит от индивидуальных особенностей построения антенны и в частности от диаметра первоначального  нижнего  элемента излучателя с учетом коэффициента укорочения который для данных диаметров излучателей принят в значении 0,96 – 0,97, а так же  его длинны  и материала из которого он сделан.

 

    Длинна  элементов  излучателей  коллинеарной  антенны.

 

Значение от лямбда Порядковый номер эл-та Длинна элемента Диаметр трубки Материал Поверхность материала
  0,648  1 низ.  1335 мм.   14 мм.  Алюминий      Полировка
  0,714  2 средний  1480 мм.   12 мм.  Алюминий   Полировка
  0,581  3 верх  1185 мм.     8 мм.  Алюминий   Полировка

 

Все элементы излучающей системы в обязательном порядке должны быть изолированы от соприкосновения с корпусом антенны , но не обычным бытовым поролоном , так как он довольно хорошо впитывает влагу и со временем довольно быстро разрушается превращаясь в пыль , либо слипается превращаясь в бесформенную массу что не допустимо в излучающих системах.

  Следует отметить что максимальный уровень  излучения В. Ч. Энергии   ( составляющая Тока )  при работе на передачу характерно именно для первого полотна вибратора считая от L\C входного контура согласования .

На второй вибратор уровень  энергетики приходит гораздо меньше , так как её большая  часть уходит на излучение  с первого элемента вибратора , а на третий вибратор поступает  энергии еще меньше чем на второй  и носит ориентировочно следующее процентное соотношение по элементам  : 1 вибратор ( низ ) – 70 %. 2 вибратор ( средний ) 22 %. 3 вибратор ( верх )  – 8 %. При подачи слишком большой В.Ч. мощности  на излучатели в процессе мощного радиационного излучения с полотен антенны происходит поверхностный  молекулярный выброс структуры материала из самих  излучателей  .

При этом  первый и второй излучатели ( от низа ) могут покрываться  алюминиевой либо медной пудрой – «пылью» ( из материала излучателя ) это будет свидетельствовать  вам о том что установленные вами излучатели весьма энергетически перегружены и уже плохо отдают заявленную вами мощность  которую в обязательном порядке необходимо снизить до приемлемого уровня.

В 4 х элементном коллинеарном вертикале на 4 вибраторе уже значительно меньше  остается  энергетики поэтому добиться хорошей эффективности антенны можно не прибегая к четвертому элементу и не увеличивая при этом ветровую нагрузку на корпус антенны и ее значительной в этом случае парусности, что может послужить разрушением корпуса  самой антенны при сильных порывах ветра.

Что касается 5 элементного вертикала  то его не имеет какого либо  смысла не только проектировать, но и  собирать , так как прирост уровня излучения как и усиления от подобной антенны будет ничтожно мал , а парусность  антенны  наиболее  максимальная.

 

В трех элементном коллинеаре  при  увеличении диаметра первого элемента излучателя понижается и входное сопротивление антенны которое составляет теперь намного меньше предыдущего значения .

Так при  сравнении  вибратора  с предыдущим первым элементом ( первоначальный вариант антенны  при его диаметре около 8 мм )., входное сопротивление значительно было повышено и находилось  в районе 112 ом.

Тем не менее пониженное входное сопротивление  положительно сказывается  и на снижении потерь при подведении к антенне значительной мощности, учитывая что подводимый к антенне коаксиальный кабель имеет так же пониженное волновое сопротивление в 50 ом, поэтому требуется лишь незначительное согласование в L\C блоке.

Низкое входное сопротивление в целом значительно положительно влияет на стабильность работы коллинеарной антенны.

При низком входном сопротивлении антенна менее чувствительна к влиянию внешней среды и окружающих ее предметов, что особенно важно  и заметно при первичной ( тестовой ) настройке антенны на небольшой  высоте над землей..

Изменение диаметра излучателя первого элемента в большую сторону привело к дополнительному  сжиманию лепестка диаграммы излучения в вертикальной плоскости ,-  что в свою очередь положительно сказалось на большем повышении усиления антенны , а так же  к повышению общего КПД при излучении антенны под малыми углами  к горизонту.

Большее сечение излучателя привело к расширению основного лепестка диаграммы направленности и к значительному  уменьшению паразитных боковых лепестков , что эквивалентно повышению мощности передатчика в направлении основного угла излучения.

Данное условие   особенно необходимо при работе с дальними корреспондентами и востребовано  в условиях относительно слабого прохождения электро-магнитной волны на двух метровом диапазоне и при этом значительной закрытости трассы обусловленным рельефом местности .

Существует золотое – правило для вертикальных антенн  ,- чем больше полезная ( излучаемая ) площадь коллинеарной антенны , ( здесь не берем в данном случае различные размеры коллинеарной антенны , они могут быть как значительно больше, так и меньше что так же оказывает свое воздействие на коэффициент усиления и общий КПД антенны ) тем больше ее коэффициент усиления при приеме и соответственно выше плотность и уровень излучения В.Ч. при работе на передачу. Кроме того КПД антенны напрямую зависит от сопротивления излучения.

Чем больше сопротивление излучения по отношению к сопротивлению потерь тем более значительнее КПД антенны.

Тем не менее существует еще одно обстоятельство которое весьма важно при настройке и установке коллинеарной антенны.

В частности это касается в первую очередь угла падения эл. Магнитной волны от антенны к линии горизонта, – следует учитывать и это обстоятельство.

Так при условии значительной холмистой местности вы можете направить максимальное излучение под углом которое будет упираться в холм или намного выше холма , что то же приведет к бесполезной затрат энергетики и не устойчивой связи за счет не верного выбранного вами угла излучения.

Далее в таблице  приводим ряд проверенных и подтвержденных на практике расчетов для полноценного ознакомления и использования его вами  при конструировании и настройке антенны, соотношения углов излучения антенны ( главного лепестка) и угла наклона противовесов по отношению к горизонту .

Так для достаточно ровной местности ( пример – заволжские степи ) угол наклона противовесов в 30 град, будет наиболее оптимален при работе с D – X корреспондентами с учетом кривизны земли , но при этом необходимо  учитывать и высоту расположения вашей антенны над местностью и высоту от уровня моря.

В качестве примера ;-  для холмистой местности угол в 30 град. к сожалению, не будет соответствовать необходимой норме и в обязательном порядке требует дополнительной корректировки.

 

Оптимальное соотношение угла противовесов и угла излучения над холмами

 

  При расстоянии до ближайших холмов в 5 – 7 км и высоте холмов до 300 м .

 

                                            ТАБЛИЦА

 

Угол противовесов к горизонту Угол лепестка (Elevation) град.      Входное       сопротивление ом Комментарии
        0 град.           7 – 9        20 – 24 Низко для холма
      30 град.         13 – 15        28 – 35 Лучше но ниже гребня
      45 град.         16 – 20        37 – 45 Оптимально для холмов накрывает вершину
      60 град.         23 – 26        44 – 49 Максимум проходит выше гребня холма эффективность такого угла настройки падает.

 

Несколько заниженное в данном случае входное сопротивление без проблем балансируется катушкой САУ и или Входным конденсатором ГАММА согласования.

При сравнения В.К. и коллинеара   видно что у «Волнового канала» главный лепесток прижат к линии горизонта , но не так  как у хороших коллинеаров с вертикальной поляризацией, у которых угол  может составлять как 60 –  45 так и 30 или 0 градусов в зависимости от расположения антенны на местности.

То есть получается достаточно пологий угол излучения у В.К. упирающийся в холмистую местность   что не желательно при работе в холмистой местности для дальних связей на 2 х метровом диапазоне, при таком излучении с подобным углом   вся энергетика сосредотачивается на холмах  либо на высоком стоящем лесном массиве , либо на многоэтажке , что соответствует пустым затратам по энергетики.

Нормальным стандартным размещением антенны В.К. является её  расположение на высоте то есть на гребне холма или над окружающими  высотными – домами в городской застройке с преобладающим значением над местностью.

При этом  коллинеарная антенна с успехом может работать при различных условиях и углах размещения и излучения.  В.К. имеет весьма низкую эффективность при холмистой местности при работе с D – X , либо при большом массиве лесонасаждений и не обладает способностью значительно изменять угол излучения , так как угол излучения в данной модели антенны привязан  конструктивно при расчете и изготовлении самой антенны .

Что касается   D – X  связи  В.К. то она  в основном проходит за счет создаваемого максимальной напряженности эл магнитного поля   в точке падения луча в тропосфере и ее рассеивания при оптимальной высоте антенны над окружающей местностью.

Коллинеарные вертикалы работают в пространстве по значительной  площади рассеивания энергетики в тропосфере и по несколько иному принципу при малом угле – за счет скольжения эл. Магнитной волны вдоль поверхности земли или еще лучше водной поверхности с малым углом падения луча ( который можно регулировать) что так же  выгодно при проведении сверх дальних радиосвязей , так как при этом точка отражения от тропосферы ( при работе пространственным лучом  и при  спорадическом прохождении )  находится в этом случае значительно дальше чем у В.К. , при этом  экономится и  радиационная энергетика эл. Магнитного поля для нового последующего скользящего скачка.

Так у В.К может быть два или три скачка эл. магнитной волны у 5-9 эл. антенны а у коллинеарного вертикала всего лишь один .

В связи с чем  дальние и  сверх дальние радиосвязи зачастую лучше проводить на хорошо отстроенных коллинеарных вертикалах чем на «Волновых каналах» где коллинеар в равной степени хорошо показал себя как по приему так и по передаче.

Кроме того при работе с коллинеарным вертикалом отпадает необходимость постоянно крутить антенну и гонятся за прохождением из различных направлений и гораздо меньше становится и риск в отказе различных систем обеспечивающих работу и настройку антенны.

Так в   поворотном устройстве В. К. , возможен  отказ мотора , попадание влаги или ее замерзание в зимнее время разрыв редуктора при сильном порыве ветра и т.д. , Весомым фактором в пользу коллинеара является  так же сложность крепления В.К. и большая парусность изделия , что в конечном итоге при современной экстримальной погоде может привести к полной или частичной поломке траверсы и выхода из строя антенной системы  в целом.

К сожалению не всем радиолюбителям под силу вложить значительные средства для постройки или приобретения надежной системы поворотного механизма, а другие просто не заинтересованы в том что бы постоянно крутить антенну и терять драгоценное при этом  время в условиях кратковременного появления редких станций.

Так как большей частью многоэлементные В.К. обладают довольно узкой «полосой» направленностью  на корреспондента поэтому скорость поворота антенны должна быть минимальной , а время на перестройку получается довольно значительное , что не всегда порой приемлемо при сверх дальних радиосвязях.

В процессе настройки антенны вместо постоянного конденсатора  в блоке САУ следует установить первоначально небольшой подстроечный конденсатор с воздушным диэлектриком для подбора входной емкости .

После настройки узла согласования и установки необходимой емкости  подстроечный конденсатор заменяется на высокочастотный высоковольтный конденсатор  с напряжением не менее 2000 вольт учитывая при этом появление высокого статического напряжения на элементах антенны особенно в летнее время которое он должен выдерживать при приближении грозового фронта.

Далее в материале мы рассмотрим подробный расчет Ф.В.К в трех элементном коллинеарном вертикале на двух метровый радиолюбительский диапазон.

 

                                    РАСЧЕТ   ФВК

 

Частоту работы антенны возьмем в среднем значении 145.5 мгц.

Это канал общего вызова на двух метровом диапазоне.

При этом расчетная длинна вибраторов будет составлять : Нижний 1335 мм. Средний 1480 мм. Верхний 1185 мм.

Корректный расчет фазового сдвига для данного коллинеарного вертикала приводим ниже.

                     

                     РАСЧЕТ   ФАЗОВОГО   СДВИГА.

 

Принцип   расчета

 

Через каждые 2,06 м фаза меняется на 360 град.

Через 1 метр фаза меняется на 180 град.

Фазовый сдвиг пропорционален длине элемента.

 

Расчет   для   нижнего  вибратора

 

Длина 1335 мм.

Фазовый сдвиг 180 град. х 1,335 = 240,3 град

Необходимый сдвиг в катушке ФВК : 360 град. – 240,3 град. = 119,76 град.

 

Расчет  для  среднего  вибратора

 

Длинна 1480 мм.

Фазовый сдвиг 180 град. х 1.480 =266.4 град.

Необходимый сдвиг в катушке ВФК : 360 град. – 266.4 град. = 93.6 град.

 

Определяем  фазовый сдвиг  в  третьем  элементе вибратора .

 

Длинна 1185 мм.

Фазовый сдвиг в элементе 180 град. х 1.185 = 213.3 град.

 

            Стартовые параметры для изготовления ФВК      

          

Наименование F сдвиг К.  витков D.Каркаса D.провода L каркаса
Нижний + средний элемент  

 ~ 120 град.

 

  8 – 10

 

 10 – 12 мм.

 

1.8 – 2.0 мм

 

 150 мм.

Средний + верхний элемент  

 ~ 90 град.

 

   6 – 8

 

 10 – 12 мм.

 

1.8 – 2.0 мм

 

 150 мм.

 

В авторском варианте длинна каркаса  из капролона ( возможен белый фторопласт ) на котором произведена намотка ФВК составляет 150 мм.

Его диаметр 10 – 11 мм. Намотка производится проводом  ПСР диаметром 2.0 мм.

Намотка катушек выполнена бифилярно 8 + 8 витков с центральным промежутком в 20 мм. , это весьма важно для фазоинверсии.

Намотка ФВК производится довольно толстым проводом все это   приводит к достаточно высокой добротности катушек при этом соответственно будет и точнее фазовый сдвиг.

При намотке 1 й и 2 й ФВК катушки в обязательном порядке должны  как можно  ближе находится друг к другу  по индуктивности то есть быть идентичными.

Применяемый в качестве основания для катушек капролон, в принципе это та же разновидность фторопласта, довольно стабильный материал и не боится значительных перепадов температуры.

Латунные концевики  с обоих сторон  ФВК диаметром 10 мм., и длинной 25 мм.

Намотка ФВК однослойная и не должна  располагаться  в плотную к латунным основаниям и должна находится от них  на  расстоянии  в 15 мм, что бы устранить влияние латунного основания на индуктивно емкостную составляющую ФВК.

Шаг намотки катушек ФВК 1,5 – 1,9 диаметра самого провода для уменьшения паразитного емкостного эффекта и повышения добротности.

Шаг должен быть одинаков для обоих катушек.

В отсутствии провода ПСР для намотки Ф.В.К. данный провод   можно заменить на  аналогичный медный  подходящего диаметра , но с несколько худшими показателям .

Намотка второй катушки ( в обоих ФВК катушки имеют по две обмотки ) ФВК противоположно первой.

Встречная намотка ФВК кардинально меняет ориентацию магнитного поля и управляет взаимодействием магнитных полей двух катушек.

Убирает паразитное излучение катушки и делает ее диаграмму чище , а значит реальная добротность при данной высокодобротной намотке и поведение в системе будут намного лучше  чем дает простая  «стандартная» намотка ФВК.

В то же время снижается паразитная емкость развязываются элементы вибраторов  что бы они не мешали друг другу и формируется нужная характеристика при этом  снижаются взаимные помехи между резонансными цепями и имеется еще ряд других крайне необходимых достоинств для коллинеара которые в полной мере отражаются весьма положительно в  работе самой антенны.

Все  это прямой путь к снижению не запланированных потерь от паразитного излучения под крутыми углами и это далеко не весь перечень достоинств подобного способа изготовления   в намотки  ФВК .

Не следует   при подключении к излучателям менять местами   конец и начало  катушек Ф.В.К . так как это однозначно отрицательно отразится на работе самой антенны.

Следует учитывать  что в трехэлементной коллинеарной антенне катушки ФВК не работают изолировано друг от друга , поэтому настройка одной катушки может слегка сдвинуть фазу  в другой.

В этой связи  не настраиваете каждую катушку в отрыве от остальных , – вся настройка производится только в комплексе ! ..

Все Ф.В.К.  должны быть  подключены ко второму и третьему  излучателям одинаково, – вход ( от генератора ) правосторонняя намотка – выход левосторонняя .

Индуктивность ( общая при сложении ) последовательного включенного  с излучателями контура Ф.В.К должна находится в районе от  0,450  до 0,500 микрогенри при измерении в свободном пространстве и без подключения к излучающим элементам .

Индуктивность каждой катушки в одной ФВК должна составлять 0,22 – 0,28 мкгн.

Следует учитывать что замер индуктивности по концам ФВК покажет вам лишь половину , то есть одну из катушек , для измерение другой половины следует изменить фазу включения на входе прибора либо измерения производить обоих катушек относительно средней точки  соединения обоих .

Измерения индуктивности Ф.В.К и L\C согласования можно производить приборами как Е 7 – 22 так и весьма не дорогим и весьма активно используемым   радиолюбителями прибором для измерения индуктивностей и емкостей – LC – 200 А. , произведенном в КНР.

В настоящее время после дополнительных произведенных доработок антенна настраивается довольно просто  на рабочие частоты и не требует больших усилий по затраченному  времени ( как в предыдущем варианте ) ее  полоса пропускания в рабочем диапазоне частот составляет 2 мегагерца  с КСВ порядка 1,0 , а  по краям рабочего двух метрового диапазона с КСВ 1,1.

Входное сопротивление настроенной антенны при этом находится в районе   49 – 50 ом на рабочих частотах при  реактивной составляющей равной нулю.

Если у вас при настройке и измерении антенны реактивное сопротивление будет ( J x в ом ), получается больше нуля  то в этом случае преобладает индуктивная составляющая , следует добавить емкость.

При Jx-меньше нуля преобладает емкостная составляющая ( следует добавить индуктивность ) при этом увеличение длинны штыря приводит к увеличению входного сопротивления.

Кроме того у многих радиолюбителей что бы выставить правильный угол излучения в коллинеарных вертикалах для проведения дальних радиосвязей возникает сомнение   в правильной установки  угла противовесов.

В настоящее время угол из 28 противовесов у данной антенны после коррекции составляет  порядка  45 градусов  ( возможен угол наклона до 47 градусов ) и он легко устанавливается с помощью цифрового угломера , его только лишь стоит приложить  нижней  магнитной граней к противовесу ( противовесам ).

При этом угломер будет показывать угол наклона элемента противовеса  по отношению к горизонтальной поверхности земли.

Это   как раз то что и необходимо в данном варианте антены ,  что бы получить достаточно необходимое при этом  скользящее отражение электромагнитной волны от подстилающей земной ( Особенно влажной ) поверхности за линией горизонта , а так же достаточно надежную  работу посредством отражения от тропосферы и при появлении спорадического прохождения на УКВ.

Приобрести цифровой угломер довольно не сложно на ОЗОНЕ , а так же и  в ряде других маркетплейсах включая и измеритель параметров – LC-200A .

В результате проведенной модернизации антенны значительно понизился приходящий уровень шума с антенны и при этом значительно повысился уровень приходящего    полезного сигнала, а так же значительно повысился и уровень  излучения с антенны при работе  на передачу.

В настоящее время данная коллинеарная антенна  представляет собой ряд последовательно включенных излучателей со следующими данными :1й. От низа излучатель 5\7 . 2й.  5\7 и 3 й излучатель 5\8.

Изменение длинны одного из излучателей антенны в значении до 3\4 ( как предлагают некоторые зарубежные авторы )  крайне не желательно, так как при этом появятся многочисленные паразитные крутые углы излучения которые в значительной степени повлияют на общую работоспособность антенны и приведут к значительным бесполезным потерям по мощности  в направлении основного лепестка и снижению дальности и при этом надежности радиосвязи.

То же самое происходит если в коллинеарной антенне вместо Ф.В.К применяются открытые шлейфы из прутков или трубок.

Данная модернизация антенны положительно сказалась при приеме удаленных  и при этом слабо проходящих любительских радиостанций которых ранее было довольно трудно принять за счет применяемых ими антенн с низкой эффективностью.

Улучшился уровень принимаемого сигнала и у дальних корреспондентов за счет повышения КПД самой коллинеарной антенны и значительного сжатия диаграммы антенны в вертикальной плоскости  что эквивалентно при проведении дальней радиосвязи значительного повышения мощности самого передатчика. Данный проект коллинеарной антенны был разработан и расчитан исключительно для проведения стабильной дальней и сверх дальней радиосвязи с весьма удаленными корреспондентами.      

 

  1. P. S.

 

Данная публикация   по сборке, настройки и изготовления комплектующих элементов коллинеарной антенны была расчитана на  ее изготовление в довольно просторном  и механически прочном корпусе от промышленной антенны «ДИАМОНД» АНЛИ А-1000.

В случае применения защитного  внешнего корпуса от других коллинеарных антенн выпускаемых промышленностью и в частности от антенны F – 23 и других  аналогичных ,- следует произвести соответствующую коррекцию длинны и диаметров излучателей и элементов Ф.В.К. под диаметр самого защитного кожуха.  .

При этом настройку и изготовление Ф.В.К , а так же диаметры излучателей необходимо  скорректировать исходя из объема свободного пространства в корпусе от других антенн и в частности распространенной антенны F-23 измеряя и контролируя при этом индуктивность фазовращающих катушек и узла согласования.

Следует так же предпринять меры к настройке 50 омного  кабеля на рабочие частоты 2 х метрового диапазона он может иметь как четный так и не четный повторитель что так же играет важную роль в настройке и работе антенны.

Из практики нечетный повторитель гораздо выгоднее для настройки чем четный.

При этом следует учитывать что  чем не меньше будут диаметры излучателей от описания в данном материале тем скромнее будут показатели в работе антенны. Следует учитывать что защитный корпус где расположена антена , не только предотвращает попадания в нее влаги , но и способствует относительно не  значительному разогреву самого полотна  антенны в летнее время , – что в значительной мере предотвращает появление дополнительного теплового шума от антенны в приемном тракте трансивера .

При проверке работоспособности антенны сигнал от данной базовой антенны  прекрасно принимался многими весьма удаленными радиолюбителями как в странах СНГ так и в  областях и республиках Российской Федерации ( за счет работы посредством тропосферного отражения и спорадического распространения ) а так же при пробной  тестовой проверке  в автомобиле на удалении от базовой радиостанции порядка до 300 км .

Следует учитывать ; что двух метровый диапазон прекрасно зарекомендовал себя при  проведении дальних и сверх дальних радиосвязей ( более 500 км ) в основном в зоне  южного антициклона при высоком барометрическом давлении и при безветренной и при безоблачной погоде и желательно в утренние либо ночные часы

В осенний период и зимой подтверждением наличия весьма хорошего прохождения на 2 х метровом диапазоне является так же появление высотных перистых облаков.

Необходимый вам прогноз прохождения на двух метровом диапазоне в вашей зоне всегда можно найти в соответствующих публикациях в интернете.

По своим техническим показателям и характеристикам данная антенна значительно превосходит 4 х элементный коллинеарный вертикал «Диамонд»  Х-700 при довольно ее скромных размерах и при этом отсутствия значительной длинны и массы в особенности при   внешней ветровой нагрузки как у Х – 700 – так как у нее весьма значительная длинна которая составляет порядка 7м.20 см..

При сильном напоре ветре Х – 700 резко меняет поляризацию излучения и  она все больше переходит на горизонтальную, чем на вертикальную из за значительного наклона излучателей коллинеара что в большей степени отрицательно  отражается как  на дальности так и на стабильности радиосвязи .

Кроме того, весьма высока вероятность выхода из строя антенны в зимнее время при ее обледенении когда значительный вес накопленного льда с легкостью ломает Х-700 на две половины и при этом восстановить такую антенну уже не представляется возможным как бы вы не старались.

В результате вложенные довольно немалые средства радиолюбителя  на приобретение Х-700 оказываются потраченные в пустую.

Особое внимание следует обратить радиолюбителям на вентиляционное отверстие в основании металлического корпуса близ САУ Антенны А-1000, так при его загрязнении  и отсутствия вентиляции очень высока вероятность получения водяного конденсата на элементах антенны и в частности на высоковольтном конденсаторе, что неизбежно приведет его к пробою и резкому окислению излучающих элементов антенны.

В целях получения значительно более высоких технических показателей  по   коллинеарной антенне «Шторм – DX – 2» производится  её дальнейшая модернизация затрагивающая  доработку ряда узлов, а так же  предусматривает  ее значительное конструктивное  совершенствование .

После окончательной ее технической проработки и  сборки, а так же тестирования , материал по новому проекту коллинеарной антенны будет опубликован на сайте радиолюбителей Республики Мордовия.

В настоящее время производится дополнительная поэтапная обработка  полученных и накопленных данных о ее работе.

В процессе  получаемых практических данных   производится  перерасчет и проектирование следующего поколения данного коллинеара как более перспективного варианта в сравнении с имеющимся  в настоящее время   вариантом  антенны.

Опубликованный  на сайте радиолюбителей Республики Мордовия технический материал  предназначен в основном для инженерного состава занимающегося  в  области низовой радиосвязи , а так же   для молодых и  подготовленных радиолюбителей со средней квалификацией  и тем более для более опытных радиолюбителей имеющих определенные знания и опыт в настройке  и изготовлении УКВ коллинеарных антенных систем.

В заключении нашего материала пожелаем молодым радиолюбителям не останавливаться на достигнутом , а внедрять всегда что то новое порой ни кем еще не созданное , конструируйте  уделяйте больше время творчеству и эксперименту  , изобретайте и производите при этом необходимые вам  расчеты  и только тогда перед вами широко откроется настоящая дорога  инженера – конструктора в области связи и электроники и это будет дорога в ваше замечательное будущее.

Только таким образом  вы сможете достигнуть настоящих вершин большого мастерства и порой уникального опыта и технических знаний .

Сентябрь  2026 года.                                                                                       RK4FX                                                                                                        Эл. почта: yukinrk4fx@yandex.ru


Спутник «Рузаевка-390»

Спутник «Рузаевка-390» - молодёжный научно-образовательный проект малого космического аппарата, разработка которого ведётся силами радиолюбителей, школьников и студентов Республики Мордовия и за её пределами. Проект открыт для всех желающих.
Участники проекта смогут увидеть результаты своей работы – запущенный спутник на орбиту Земли. Планируется, что космический аппарат сможет проработать на орбите не менее одного года.

Добавить комментарий