Здравствуйте дорогие мои подписчики, и гости канала! Всем кому интересна тема радиолюбительства, радиосвязи и связной аппаратуры!
Разберем тему антенн типа волновой канал, принцип их работы, расчеты для диапазонов, расскажу о связях на этих антеннах, отличия от антенны Харченко и самое главное, рассмотрим антенны трех самых знаменитых антенных проектировщиках. Итак, поехали.
Проработав на антенне Харченко, на радиолюбительской ''двойке'', решил что нужно попробовать направленные антенны, или другое название Волновой канал, Уда - Яги. Тема очень большая. Я работаю в эфире, на диапазонах 145 и 430 МГц, FM, с вертикальной поляризацией. Так же на этих диапазонах, применяется и горизонтальная поляризация , но там работают в SSB, и на участке 144 Мгц. У меня нет SSB. Будем разбирать антенны вертикальной поляризации. Забегая вперёд скажу, что двухдиапазонные антенны, работают полноценно только в одном диапазоне, ну а второй как бонус. В данном случае бонус это 430 МГц. Это не моё мнение, а мнение многих знакомых радиолюбителей , у которых имеются как двухдиапазонные так и однодиапазонные антенны. Одна из популярных программ для моделирования антенн - mmana.
Принцип работы антенны Волновой канал.
Антенна Волновой канал, является направленной антенной, то есть максимум приёма или передачи, будет в направлении её элементов - директоров. Рассмотрим простой вариант. Антенна имеет рефлектор, диполь (вибратор), и директор.
Эти элементы устанавливаются на траверсу, или другое название бум, паралельно друг другу. Диполь( разрезной вибратор, петлевой вибратор), один, и он общий для двухдиапазонных антенн, а вот директоров может быть несколько. Рефлекторов обычно не бывает больше трёх. Траверса может быть и металлической, то есть иметь контакт с элементами, но в таком случае, их длина и расстояние между ними, будут отличаться , от изолированных от траверсы элементов. Так же к антенне иногда подключают антенно-согласующее устройство.
Принцип работы Волнового канала.
Работает антенна, в режиме передачи так. На разрезной вибратор (или диполь петлевой вибратор), я подаю синусоидальный сигнал, он наводиться на рефлектор и директоры. Рефлектор находится на таком расстоянии и имеет такую длину элемента, что сигнал как бы отстаёт по фазе, в итоге излучение от рефлектора получается противофазным, а излучение директоров в фазе. Сигнал в итоге суммируется, чем больше директоров, тем сильнее сигнал, но диаграмма направленности становится уже. Простые антенны , имеющие по одному директору и рефлектору, настраиваются просто, сдвиганием элементов, а с большим количеством директоров, это сложно. Можно сделать антенну, по расчетам и чертежам знаменитых антенных проектировщиков, они уже прошли много испытаний и опытов и отлично зарекомендовали себя, об этом подробнее поговорим далее. Волновое сопротивление антенны (разрезной вибратор), от 73 до 77 Ом, и позволяет подключить коаксиальный кабель, без согласования. Но из за наличия рефлектора и директоров, сопротивление может быть другим. Особенно важно, в радиосвязи применяются коаксиальные кабеля сопротивлением 50 Ом. Обязательно нужно согласовать. В ТВ антеннах, применялось U-колено, в последнее время чаще применяются трансформаторы на ферритовых кольцах или , что лучше, ферритовых "биноклях". Такие трансформаторы согласуют 75/300 Ом. Благодаря им, сигнал без затухания, проходит из антенны по кабелю. Для радиосвязи, согласующий трансформатор нужен не всегда. Можно рассчитать антенну так, что она сможет напрямую выключаться в кабель, когда импеданс излучения , равен импедансу кабеля.
Какой металл использовать для антенны?
Этот вопрос, обязательно встанет перед вами, дорогие мои читатели, если вы решили самостоятельно сделать антенну. Важно понимать, что на высоких частотах, ток течёт не по всему сечению кабеля, а только по тонкой поверхности. И толщина этого слоя уменьшается с ростом частоты. На частотах выше 200 Мгц, толщина проводящего слоя составляет единицы микрон. Из этого следует, что важно из чего сделан поверхностныц слой, и не важно из чего сделана середина.
- Непригодные для антенны металлы. Это ферромагнетики и на их основе , железо, сталь, никель. Дело в том, что у этих металлов высокая магнитная проницаемость, и толщина токопроводящего слоя, меньше, чем у немагнитных материалов, что ведёт к снижению КПД антенны и снижает другие её характеристики.
- Лучший материал для антенны. Это серебро, медь, алюминий. С чуть худшими характеристиками можно рекомендовать латунь, дюралюминий, цинк. Отлично себя зарекомендовали биметаллические провода, где внутри сталь, а снаружи слой меди, тип БСМ, БСМГ.
- Отдельно стоит сказать, о шероховатости поверхности, токопроводящего слоя, что оказывает сопротивление высокочастотным токам, и это ухудшает свойства антенны. Поверхность например из меди, также окисляется, что тоже приводит к вредному сопротивлению, и нуждается в периодической полировке. Очень хорош для антенны алюминий, в качестве пассивных элементов не требующих пайки. Что касается дюралюминиевых сплавов, то они больше подвержены агрессивному влиянию внешней среды, их полируют до зеркального блеска, и покрывают лаком. Лакокрасочное покрытие хорошо защищает от внешних воздействий , однако чо временем разрушается и нуждается в периодическом обновлении. Отлично зарекомендовала себя латунь, по прочности, и пайке. Недостаток , хрупкость на морозе. Часто в качестве материала для антенн, используют провода электропроводки, предпочтение нужно отдать одножильному проводу. Так же не нужно забывать, что в месте соединения разных металлов, возможна электрохимическая коррозия. К примеру медь несовместима с алюминием, разнопородные металлы.
Изоляторы
В качестве изоляторов можно использовать текстолит, гетинакс, стеклотекстолит, керамика, фторопласт , полистирол. В целом, в любых антеннах применяются фарфоровые , стеклянные и полимерные.
Отличия антенны Харченко от Волнового канала.
- ДН у антенны Харченко, более узкая чем у волновых каналов, которые делал я. Это трёх и шестиэлементные каналы. При том, с меньшим усилением. Считается что ДН у Харченко острая.
- Широкополосность намного больше у антенны Харченко. Волновой канал значительно уступает по полосе рабочих частот.
- У Харченко, одинаковое усиление, в обе стороны от квадратов. Без рефлектора. У волнового канала, основное усиление в конце стрелы, в направлении директоров, а "хвост" имеет усиление меньше. По сути, Харченко запитал синфазно два квадрата, отсюда и равное усиление в обоих сторонах.
- Для изготовления Волнового канала, нужна большая аккуратность и точность. А антенна Харченко прощает неточности размеров. Вообще на КВ, если отмерять провод, пардон локтем, в качестве антенны, и это будет работать, то на УКВ такое не прокатит.
- Волновой канал с вертикальной поляризацией обязательно требует диэлектрическую мачту, так как металлическая становиться как бы элементом антенны. Чтобы минимизировать это вредное влияние, антенну подвешивают на мачту позади рефлектора, за ''хвост''. (на фото ниже пример) ↓↓↓↓
Радиосвязь на волновой канал.
Моя первая антенна Волновой канал, имеет 6 элементов на 145 Мгц, и 8 элементов на 430 Мгц. На нее, в моменты прохождения, я открывал репитеры за 90 - 120 км, используя обычный Баофенг (рацию 5 Вт). В обычное дни, эти репитеры открываются на мощности 25 Вт. Несмотря на наличие большое количество элементов, которые я выполнил с большой точностью, антенна отлично работает, не нуждается в повороте, имея довольно хороший участок ДН, угол довольно широкий.
Антенна Направленный волновой канал 6+8 элементов на два диапазона 144 и 430, для 10 мм трубки. Усиление
144 - 9.9Дб.
430 - 10 Дб.
КСВ 1.15 (145) , 1.05 (430), кабель 75 Ом.
Антенна смоделирована в программе ММАНА. Данные таблицы я перенес на бумагу. Огромная благодарность RZ9CJ.
Дорогой читатель, я обязательно поделюсь информацией, откуда взял эту антенну, и кто непосредственно ее смоделировал. Работа по моделированию не моя. Так же я сделал еще одну антенну, 3+4 элемента, которую изначально использовал для работы через радиолюбительские спутники. Во время прохождения, у меня открывался репитер в городе Шумерля, а это расстояние по прямой более 190 км. Она тоже рассчитана под коаксиальный кабель 75 Ом. В обычные дни устойчивая радиосвязь до 85 км.
Знаменитые антенные проектировщики. Антенностроители.
1. RZCJ Сергей Попов радиолюбитель из Екатеринбурга, он же модератор на сайте радиосканнер под ником CerGen. Позывной RZ9CJ. Советую просмотреть его ветку. Очень большое количество положительных отзывов. Именно его конструкции я собирал, и они работают превосходно. А здесь, полный список его смоделированных антенн, под разный размер элементов а так же под разный коаксиальный кабель 50 и 75 Ом. Выберете что вам по вкусу и возможностям.
2. RA6FOO Владимир Лихобабин, радиолюбитель из Пятигорска. Ещё один ведущий конструктор сложных моделей, практических конструкций. Его сайт.
Довольно интересные дискуссии возникают между ra6foo и rz9cj. К примеру один радиолюбитель задался вопросом дросселя, по питающему кабелю, нужен ли он. "ДА!"- ответил ra6foo, "Нет!" отвечает rz9cj. Далее цитата:
Что такое кабель и как его рисуют на схемах ?
Два дросселя - централка и оплетка и между ними конденсатор.
Подключайте кабель на прямую к вибратору и спокойно работайте.
Забудьте про проблему симметрирования на УКВ.
Индуктивности кабеля хватает на 144 и тем более на 430 и 1200 .
Остальные "тёрки" найдете на сайтах и ветках, которые я вам указал.
3. DK7ZB. Мартин Стейер. Немецкий радиолюбитель. Его антенны пользуются очень большой популярностью. Сайт на немецком языке. С помощью гугл переводчика не представляет трудностей. Очень хорошо описываются этапы сборки, все размеры даны в виде таблицы, понятно все и без перевода. Прекрасное изложение материала , многократное повторение другими радиолюбителями, их отзывы и фотографии. Тщательный расчёт и обязательная проверка на практике всех антенн. Профессиональный подход автора. Большой выбор различных антенн одно и двухдиапазонных. Домашняя страница автора. Одну из его конструкций, хочу сделать в этом году. Чьи конструкции собирать - решайте сами. Почитайте каждого проектировщика. У каждого много информации.
Думаю на этом стоит закончить тему антенн волновой канал, двухдиапазонных.
А ты же ничего не рассказывал про связь на 430 МГц? - спросите вы. Да. Потому что, у нас практически никто не работает на диапазоне 430-440 Мгц.
Конечно я прослушиваю на рации Баофенг, и слышу работу строителей в 30 км от меня. Или сам связывался, но не более 30 км, с мощностью 5 Вт. Не считаю это особым достижением. Работает и ладно. Но иногда, мы всё таки заходим на 8 канал PMR, и общаемся. Возможно чуть ушла настройка, основное усиление уходит куда то, за предел диапазона. Нужны приборы , КСВ метр, антенный анализатор.
Кто ещё не подписался на мой канал, обязательно подписывайтесь! Ставьте лайки, комментируйте, задавайте вопросы. Всем удачи в антенностроении!! 73!! Выбор антенн за вами!