Аппаратура радиолюбителя
Многодиапазонная антенна Фукса для городских условий.
Каждый городской радиолюбитель сталкивается с проблемой выбора антенны для работы в эфире. Этот выбор усугубляется тем, что на крышу в настоящее время попасть нереально, а протянутый провод из окна квартиры к дереву или опоре ЛЭП, сразу же привлечёт внимание бдительных работников ЖЭКа или энергоснабжающей организации. Первые будут пенять на то, что портится эстетика прилегающей домовой территории, а вторые - на нарушение правил техники безопасности. Вот и я, переселившись в большой город из сельской местности, где у меня на приусадебном участке рядом с домом имелись антенны на все любительские диапазоны, столкнулся с этой проблемой.
Все, что будет представлено ниже, не претендует на новизну и оригинальность, а является плодом моих двухлетних экспериментов, проб и ошибок и возможно поможет кому то в решении проблем по выбору антенны.
Первоначально мой выбор пал на магнитные антенны Александра Грачева UA6AGW (ознакомиться с ними можно здесь). Антенны неплохие, компактные и несложные в изготовлении. Было опробовано несколько вариантов. Изготовленные антенны работали неплохо на прием, но вот на передачу с лоджии третьего этажа в колодце из 20-ти этажных домов нормально работать упорно не хотели. Поэтому было решено соорудить что-то более полноразмерное. И следующим этапом была антенна типа «эндфилд» - EFHW (ознакомиться с ней можно здесь. Антенна показала неплохие результаты. Достоинство ее в том, что перестройка по диапазонам производится одним КПЕ. Но было несколько минусов. При использовавшемся луче длиной 10 метров антенна неплохо работала на диапазоне 20 метров, чуть хуже на диапазоне 30 метров, и совсем не работала на диапазонах выше 20-ти метров в связи с тем, что для настройки выше 17 МГц емкость КПЕ стремится к нулю, а ниже 10 МГц емкости КПЕ не хватает, и приходится добавлять постоянный конденсатор. Напряжение на нем даже при мощности 5 ватт достигает нескольких киловольт и, имеющиеся в моем распоряжении конденсаторы на 16 кВ. очень сильно грелись, в результате чего через некоторое время настройка контура антенны начинала «плыть».
Погуляв еще немного по просторам Интернета, я остановился на антенне Фукса. Схем данной конструкции очень много. Перелопатил их массу. В конечном варианте получилось следующее.
Рис. 1 Блок-схема антенны
Рис 2. Схема согласующего устройства антенны Фукса
Первоначальный вариант антенны Фукса был в использовании луча длиной 10 метров, протянутом с лоджии 3-го этажа на технический балкон 2-го этажа. (Смотри рис 3, оранжевая линия). Количество витков катушки L1 было 25 с отводами на каждый диапазон от 10 до 40 метров. Антенна работала на диапазоне 20 метров отлично, неплохо на диапазоне 30 метров (что удивительно) и кое-как на диапазоне 10 метров. На остальных диапазонах КСВ был вообще неприемлем.
Затем я добавил еще 10 метров «полевки» (смотри рис 3, зеленая линия). Антенна заработала на диапазоне 10 метров и начала немного работать на диапазоне 40 метров. На диапазонах 3,5, 17, 15, 12 МГц не работала от слова совсем.
Далее я добавил еще 23 метра «полевки» (Рис 3, красная линия). Получился так называемый «вертикал». Идею создания его мне подал радиолюбитель с Украины Николай UV5EOK. Полотно антенны проходит на расстоянии 2-х метров (первые 10 метров) от стены здания и на расстоянии 1 метр от балконов аварийного выхода и стены здания (остальная часть). Антенна в этом варианте заработала на всех диапазонах, включая и диапазон 80 метров (правда для него она немного коротковата, но местные связи проводить можно). Может возникнуть вопрос, почему 43 метра. Дело в том, что одним из условий работы антенны Фукса - это кратность полотна антенны ½ λ, и в этот размер укладываются полуволны все диапазон, включая и WARC диапазоны. Излишки или недостатки длины антенны компенсирует КПЕ, настраивая контур в резонанс.
Рис 3. Расположение полотна антенны на фасаде дома.
Вот, собственно и вся прелюдия.
Детали
- Катушки L1 и L2 намотаны на пластине из оргстекла толщиной 2 мм медным проводом диаметром 2 мм в лаковой изоляции (было бы неплохо намотать посеребрённым проводом) с шагом 4 мм.
Катушка L1 содержит 45 витков, катушка L2 - 3 витка.
Размеры и способ намотки катушек показаны на Рис 4 и Рис 5.
Рис 4. Вид катушек контура СУ
Рис 5. Размеры пластины из оргстекла для намотки катушек СУ
- Конденсатор С1 - от старого лампового приемника. Секции конденсатора для исключения пробоя между пластинами включены последовательно. Желательно установить верньер с небольшим замедлением для плавной настройки.
- Конденсаторы С2, С3 - 0,01 мкф.
Диоды Д1-Д4 - Д18. В принципе, вместо четырех можно установить и один.
- Резистор R1 переменный – 10 ком.
- Резистор R2 подбирается в зависимости от применяемого прибора индикации.
- Трансформатор Тр1 измерителя тока намотан на ферритовом кольце К12….20 проницаемостью 50…600 (не критично) и содержит 30-40 витков провода диаметром 0,2 мм во вторичной обмотке. Первичной обмоткой служит провод антенны, продетый через кольцо.
- В качестве полотна антенны использован полевой кабель с медными и стальными проволочками. Длина полотна 43 метра.
Длина фидера 10 метров (кабель 50 ом).
- Запирающий дроссель намотан на отрезке пластиковой канализационной трубы диаметром 100 мм (смотри рис 6) и является продолжением фидера. Количество витков – 8.
Рис 6. Запирающий дроссель
- Противовесы подбираются для каждого диапазона, и при переходе с диапазона на диапазон их придется менять. Для этого я сделал набор противовесов из отрезков провода (смотри рис 7).
Рис 7. Противовесы.
Рис 8. Внешний вид согласующего устройства.
- Внешний вид согласующего устройства и его расположение на лоджии показан на Рис 8.
Настройка СУ антенны
Согласующее устройство находится у меня на лоджии и подключено к трансиверу, находящемуся в комнате, коаксиальным кабелем 50 ом длиной 10 метров с запирающим дросселем на конце (смотри Рис 5). Так же неплохо бы было установить такой же дроссель на конце кабеля около трансивера.
Настройка СУ несложная, но кропотливая.
Она сводится к определению отвода катушки L1 для каждого диапазона и выбора размера противовесов.
Настройку нужно начинать с самого высокочастотного диапазона.
Она производится следующим образом:
Подключаем к СУ антенну, кабель и противовес. Длину противовеса сначала выбираем примерно 0,1λ. Включаем трансивер на передачу на малой мощности (я подаю 25-30 ватт) и подбираем отвод по максимуму показаний индикатора тока в антенне и минимуму КСВ на КСВ-метре. Затем настраиваем противовес, увеличивая или уменьшая его длину. Добиваемся наименьшего показания КСВ-метра. Затем еще раз подбираем количество витков отвода катушки L1. Если возникает необходимость, изменяем длину противовеса еще раз и все повторяем заново. И так для каждого диапазона.
В моем случае отводы получились от 3, 4, 6, 8, 10, 13, 23 витка. Размеры противовесов примерно: 3,5 МГц – 4 метра, 7 – 2 метра, 10 МГц – 1,5 метра, 14 МГц -1 метр, 18 – 21 МГц – 0,5 метра с отклонениями плюс-минус 5-15 сантиметров. В качестве противовесов для 28, 24, МГц обычно хватает проводов, находящихся в корпусе СУ. Отводы и размеры противовесов зависят от размеров и места расположения полотна антенны, компоновки самого СУ и в каждом конкретном случае будут индивидуальными.
После настройки всех диапазонов, при повседневной работе в эфире, КСВ-метр, находящийся на лоджии рядом с СУ, можно будет исключить и настройку СУ при переходе с диапазона на диапазон осуществлять по индикатору тока в антенне на согласующем устройстве, а контроль КСВ производить по КСВ-метру, который находится в комнате около трансивера. Можно исключить и его и пользоваться штатным КСВ-метром трансивера.
Вот собственно и все.
Если, будут какие вопросы можно обращаться, по электронной почте - адрес v270250@gmail.com или в Скайп - логин vlad270250.
P.S. Я работаю только цифровыми видами связи мощностью не более 60 ватт. В работе использую самодельный модем, схему которого мне посоветовал Александр R7YZ ex RV6AMZ.
Можно, конечно работать в SSB и CW. Но антенны типа "эндфилд", (т. е. антенны, питаемые с конца), хотя и неплохие для работы на передачу, но обладают большим уровнем шумов при приеме в отличие от замкнутых антенн. А в городе, тем более в 20-30 этажном доме, она будет принимать все роутеры, все телевизоры, сигналы с кабельного телевидения, микроволновки и прочую современную электронику. И в эфире, особенно на низкочастотных диапазонах, стоит такой шум, что жалко свои уши.
Другое дело "цифра". Там слушать ничего не надо. Все делает программа JTDX.
Можно, конечно, для приема воспользоваться сайтом http://www.websdr.org/, т.е. передавать сигнал с трансивера через свою антенну, а принимать антенной ближайшего к вам SDR-приемника. Эффект, конечно классный!
Но, как говорит Леонид Каневский: "Это уже совсем другая история….."
За период с января 2020 года с этой антенной (и ее первоначальными модификациями) мною проведено более 5000 связей. Сработаны все континенты (кроме Антарктиды) и многие экзотические острова, освоены цифровые модуляции: FT8, FT4, JT9, JT65, BPSK-31, BPSK-63, RTTY. Получена масса дипломов, в том числе и европейского клуба ЕРС.
Владимир Мельников RC1BP ex RA9SGI
25.01.2022 год
