Квадраты на 430 мгц своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 18.09.2024

Заявленные феноменальные характеристики 10-12 dBi для двойного квадрата и 16-17 dBi для тройного квадрата взбудоражили умы советского радиолюбительского сообщества и на многие десятилетия предопределили огромный успех таких антенн на МВ и ДМВ: описания этих антенн кочевали из книги в книгу, из журнала в журнал. Повторили их тысячи советских граждан.
Хотя эти характеристики очень сильно завышены, они всё же базировались на публикациях авторитетных исследователей: Сэм Лесли (W5DQV, публикация 1955 года), Дика Бирда (G4ZU), Ротхаммеля (со ссылкой на Лесли и Бирда).

Большое обилие авторитетных источников определило, что в корне неверные выводы Сотникова пользуются популярностью даже в 2018 году.

Попробуем разобраться, где здесь правда граничит с мистификацией

В книге Ротхаммеля (перевод Кренкеля 1967 года) рассмотрены КВ антенны диапазона 20, 15 и 10 метров (14, 21 и 30 МГц).

Со ссылкой на радиолюбителей Сэма Лесли (Оклахома, W5DQV, публикация результатов обширных экспериментов с квадратами 1955 года), и Дика Бирда (G4ZU, Англия) утверждается, что антенны двойной квадрат на этих диапазонах имеют направленность от 10 до 13 dBi (от 8 до 11 dBd)

Следует отметить, что в опытах Лесли и Бирда измерение dBd производилось не относительно реально построенного диполя, а измерением напряженности поля на некотором расстоянии, при известной мощности в антенне TX и сравнением измеренной напряженности с расчетной по формуле Фрииса.

Дело в том, что обычный диполь Герца, который имеет 2.13 dBi, при высоте подвеса 1λ на КВ формирует двулепестковую ДН с максимумом 8.2 dBi. Т.е. сам диполь за счет земли имеет преимущество над собой 6.1 dBd

Так как на КВ не бывает антенн в свободном пространстве, методика и полученные данные полностью релевантные и имеют практическое применение. Измерение этих антенн в свободном пространстве на КВ выполнить невозможно.

Моделирование же в 4NEC2 дает 7.73 dBi для двойного квадрата и 6.95 dBi для 2-элементного волнового канала.

Приведены размеры и способы питания для диапазонов 20, 15 и 10 метров (14, 21 и 30 МГц).

Если эти данные приведены для свободного пространства, то они противоречат данным в предыдущей главе о КВ антеннах, ведь с землёй будет значительно больше. Если эти данные приведены с учетом земли (экстраполируя направленность на КВ) — то на УКВ земля не работает как бесконечный плоский проводник, о чем детально написано в книге Гончаренко „Глава 12.1.2 Земля на УКВ“

Таким же путём как Шейко, тремя годами ранее в 1959 году пошел энтузиаст Сергей Сотников.

Чтобы как-то объяснить невероятную направленность такой простой антенны, Сотников выдвинул гипотезу, что у рамочного вибратора 4 рабочих элемента и она эквивалентна 2-этажной ФАР из 2-элементных волновых каналов.

Но 2-этажная ФАР возбуждается синфазно — на каждом этаже направление токов одинаковое. В рамочной же антенне, на разных этажах токи текут противофазно, это описано и в книге Ротхаммеля и Шейко, и следует из простых умозаключений — длина горизонтальной и вертикальной части каждого плеча λ/2, поэтому на верхнем этаже ток течет в противофазе.

Рамочный вибратор с периметром 1λ имеет близкую к изотропной направленность, с небольшим усилением перпендикулярно плоскости и небольшим ослаблением в стороны. В зависимости от формы такой рамки существенно меняется её волновое сопротивление и очень незначительно меняется направленность.

Если рамка максимально широкая и имеет минимальную высоту — получаем полуволной петлевой вибратор Пистолькорса. Его сопротивление максимально возможное и близко к 300 Ом, а точное значение зависит от диаметров верхней и нижней труб. Направленность равна 2.13 dBi, как и у разрезного диполя Герца.

При уменьшении ширины петли и увеличении высоты — сопротивление Ra падает, а форма ДН изменяется очень незначительно. Если ширина стремится к нулю, а высота к λ/2 мы получаем линию передачи длиной λ/2 короткозамкнутую на конце. Ra такой линии равно 0.

В зависимости от соотношения высоты/ширины и формы рамки — можно получать Ra от 0 до 300 Ом. При квадратной рамке с длиной сторон λ/4, сопротивление около 135-140 Ом, а ДН имеет максимумы вперед/назад по 3.48 dBi (1.35 dBd). Возможны и любые другие формы — круглая рамка, треугольная, „гантеля“, „парашют“ и даже неправильные формы.

Электрических преимуществ той или иной формы 1λ рамки почти нет. Рамка с меньшей шириной имеет конструктивное преимущество — она более механически прочная при меньшем сечении проводника чем вибратор Пистолькорса. На КВ возможно изготовить квадраты из тонкого гибкого провода, натянув их на крестообразные распорки. Именно механические преимущества и дешевизна определили популярность квадратов у коротковолников по сравению с волновыми каналами, которые имеют весьма схожие электрические характеристики, но требуют мощных труб + траверсу + растяжки для поддержания длинных труб.

Кроме многократно завышенных данных о направленности квадратов на УКВ, Сотников приводит неправильные данные как по размерах (очень большой промах по резонансу) так и по сопротивлению излучения и согласованию.

В размерах приведенных для 12-го канала МВ (222-230 МГц) из прутка 6 мм, резонанс наступает на частоте 242 МГц (HFSS) и 245 МГц (4NEC2). Ra=150 Ом и 167 Ом соответственно.
Для подключения такой антенны к линии передачи 75 Ом необходимо изготовить симметрирующе-согласующее устройство (ССУ, балун) 2:1. При подключении через балун 1:1 даже на резонансной частоте КСВ не может быть меньше 2. На частотах ниже резонансной резко падает Ra и растет отрицательная (ёмкостная) реактивность.

На частоте 222 МГц КСВ75=6.8 (NEC2) или КСВ75=8 (HFSS).

Ку на резонансной частоте 7.19 dBi (HFSS) и 6.67 dBi (NEC2). Форма главного и боковых лепестков в разных программах — почти идентичная.

Результаты симуляции по размерах для 12-го канала МВ в HFSS и 4NEC2

Выводы

Рамочный вибратор с периметром 1λ любой формы формирует близкую к изотропной диаграмму направленности. Есть небольшое усиление перпендикулярно плоскости рамки — для полуволновой петли равное 2.13 dBi, а для квадратной рамки около 3.5 dBi.
При добавлении рефлектора к рамке её направленность можно увеличить до 6.95 dBi для 2-элементного волнового канала или до 7.73 dBi для двойного квадрата.
На частотах ниже 50 МГц размещение любой антенны на небольшой высоте над землёй (в единицы лямбд) очень существено изменяет результирующую ДН. 2.13 dBi диполь превращается в 8.2 dBi, 6.95 dBi волновой канал превращается в 11.8 dBi, 7.73 dBi двойной квадрат превращается в 12.4 dBi.
Данные по направленности описанные у Лесли, Бирда, Ротхаммеля и Шейко — относятся к низкоподвешенным над землёй антеннам, к которым относятся практически все КВ антенны.
Сергей Сотников экстраполировал производительность КВ антенн двойной квадрат на УКВ, почему этого делать нельзя — написано в „Главе 12.1.2 Земля на УКВ“ книги Гончаренко.
Чтобы обосновать такую огромную направленность квадратов — Сотников кардинально переписал принцип работы квадрата, сравнив его с 2-этажной ФАР из полуволновых диполей и волновых каналов.
Реальная направленность антенн двойной и тройной квадрат незначительно (менее 1 dB) превосходит направленность 2 и 3-элементных волновых каналов.
Волновое сопротивление двойного квадрата (с разносом 0.15λ) близко к 150 Ом. Для работы на 75 Ом необходимо ССУ 2:1, а для 50 Ом — ССУ 3:1. При работе через ССУ 1:1 КСВ не может быть 6 уже при 535 МГц, а на 470 МГц КСВ150=35
Направленность на резонансной частоте 6.88 dBi, F/B=12.77 dB

Изготовить ССУ 2:1 на ДМВ диапазон крайне сложно, поэтому производитель даже не пытался.

Антенна комплектуется печатным эквивалентом полуволновой петли, которая работает как трансформатор 4:1, но только когда электрическая длина петли L/2. Такое ССУ по определению узкополосное (одноканальное). При нагрузке на 75 Ом, входное сопротивление такого ССУ 300 Ом. Но производитель укомплектовал антенну кабелем 50 Ом (хотя телевизоры и тюнеры все 75 Ом). Возможно производитель посчитал что 200 ближе к 150 чем 300, и для уменьшения отражения на границе антенна кабель пожертвовал дополнительным отражением на границе кабель телевизор.

При нагрузке 300 Ом (платы симметризации или усилители типа SWA/PAE/ALN) антенна имеет КСВ около 2 в диапазоне 616-750 МГц.

При нагрузке 75 Ом (четвертьволновый трансформатор, как в схемах Сотникова) антенна сильно рассогласована везде, но в узком участке 577-608 МГц КСВ опускается до 2.

Направленность излучения вперёд на уровне 6.7 dBi антенна сохраняет от 540 до 860 МГц.
На частоте 500 МГц F/B падает до 0 (и вперёд и назад излучается по 5.2 dBi)

Такая антенна по сложности изготовления и по стоимости превышает 3-элементный волновой канал „Волна-1“ розничной стоимостью $3.5

А по электрическим характеристиками существенно проигрывает ей

Здесь можно выкладывать простые и проверенные конструкции КВ и УКВ антенн.

Вот такую упрощенную антенну GP 5/8 диапазона 145 МГц тестируем сейчас на попугайчике, при QRP мощности.

Антенна Харченко.
Эффективная антенна из простых.
Широкополосная: не требует настройки.
Прозвали антенну "бабочкой" и "знаком бесконечности".
Имеет неплохое усиление, можно изготовить без отражателя, тогда работает в двух направлениях.
Для частот 144-146 МГц сторона каждого квадрата 51 см.
Для 430-440 МГц сторона каждого квадрата 17,3 см.
Вместо ромбов иногда используют обручи, периметр или длина окружности соизмерима с длиной волны.

Ещё одна картинка по антенне Харченко 145-146 МГц.

Много-диапазонные коротковолновые дипольные антенны с одним кабелем.

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Последние посетители 0 пользователей онлайн

Вот такой, размазывает звучание. Это никакое не самовнушение, реально заметмл, такой портмт звук. Приборы ничего вам не покажут они все одинаково передадут сигнал. Я про то, что характер звука меняется от типа кондера. Жалко что БМГО на руках не было. Такие синие, явно не для звука

12 В от 11,6 до 12,6 5 В от 4,75 до 5,25 3,3 В от 3,135 до 3,465 запустил БП переделанный - засада, переменник сдох, средний вывод отвалился, китайца блин разобрал ( завтра буду допиливать подключать делитель напряжения

Учитывая, что по стандарту это RCA? Это ирония а не дегенерация нет, но смущает Этих 4 RCA могут в разные места подключаться в скарте, и не забывайте, что у скарта могут быть в телевизоре использоваться не все контакты.

Миниатюры

Снежана , Вам здорово повезло ! Это старый американский трансивер времен Великой Отечественной войны V100 -A , а может быть и V100-B - плохо видно на фото , который поставлялся в СССР по лендлизу . Я в 1957 году на такой р/станции провел свое первое QSO на "сороковке" ! Зайдите на сайт музея РКК , там это радио есть ! В войсках она несла функции РБМки .
73! RZ3CC

RZ3CC
Вам здорово повезло.
-----------------------------------------
Не надо так жестоко глумится над автором
Мне как-то на халяву достался автомобиль "победа" в таком-же состоянии,долго рука не поднималась выкинуть.

Уважаемый AleksanderT !
Где Вы интересно отыскали глумление в моем посте ? Человеку действительно повезло иметь почти целый и в настоящее время довольно редкий экземпляр ! Там нет (судя по фотографии) только часов , разноцветного кнопочного переключателя и ламп , так что есть шанс его восстановить ! Что я лаконично постарался и высказать выше . Ну хорошо , если Вас "Заслуженного аксакала" чем-то задело мое высказывание , больше не буду здесь появляться ! 73 ! RZ3CC

Читайте также: