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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Drei HF-Antennen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / HF-Antennen GP AUF NIEDRIGEN FREQUENZBÄNDERN Ein interessanter Entwurf eines verkürzten GP für die Amateurbänder von 40 und 80 Metern wurde von David Reid (PA3HBB/G0BZF) vorgeschlagen. Eine detaillierte Beschreibung der Antenne und die Ergebnisse der vom Autor durchgeführten Experimente, die zu ihrer Entstehung führten, finden Sie auf seiner „Homepage“. . Mit freundlicher Genehmigung des Autors veröffentlichen wir eine Kurzbeschreibung seiner Antenne. Es ist zu beachten, dass RAZNVV für dieses Design ein Patent angemeldet hat und es daher ohne Zustimmung des Autors nicht für kommerzielle Zwecke verwendet werden darf. Dies bedeutet jedoch keine Einschränkung für die Wiederverwendung dieser Antenne durch Kurzwellenbetreiber zur Verwendung auf ihren Amateurfunkstationen. Ursprünglich wurde die RAZNVV-Antenne als verkürzter GP für den 40-Meter-Bereich entwickelt. Später stellte sich heraus, dass es für den Betrieb im 80-Meter-Bereich angepasst werden kann (ohne die Größe des Hauptsenders zu ändern und ohne die Antenneneigenschaften im 40-Meter-Bereich zu verschlechtern). Diese Antenne ist schematisch in Abb. dargestellt. 1 (Abmessungen - in cm). Es besteht aus einem Hauptemitter (1), zwei „linearen Lasten“ (2 und 3 – für die 40- bzw. 80-Meter-Bereiche) und einer kapazitiven Last (4).
Der Hauptemitter besteht aus vier Abschnitten von Duraluminiumrohren mit einer Länge von jeweils 2 m. Um ihre Verbindung ohne zusätzliche Elemente (Buchsen) zu gewährleisten, wurden Rohrabschnitte unterschiedlicher Durchmesser (30, 26, 22 und 18 mm, Wandstärke 2 mm) verwendet, die bis zu einer Tiefe von 88 mm dicht ineinander gesteckt wurden. Die resultierende Höhe des Hauptstrahlers beträgt 773.6 cm. Im unteren Teil muss er vom „Boden“ isoliert werden. Als Stützisolator wurde ein Stück Kunststoff-Wasserrohr mit geeignetem Durchmesser verwendet. Eine zuverlässige Fixierung der Verbindungspunkte einzelner Elemente des Heizkörpers wird durch Klemmschellen gewährleistet. Der Aufbau der kapazitiven Last ist in Abb. dargestellt. 2. Es besteht aus vier Duraluminiumstreifen (2) mit einer Länge von 100 cm, einer Breite von 6 mm und einer Dicke von 1 mm. Eines der Enden jedes Streifens wird in einem Winkel von 90* auf eine Länge von 50 mm gebogen (in einen Schraubstock eingespannt und die Biegung mit einem Gasbrenner erhitzt). Mit einer Klemmschelle (3) werden sie am Hauptstrahler befestigt und bilden ein horizontales „Kreuz“. Um die mechanische Stabilität des „Kreuzes“ zu erhöhen, kann die Struktur durch den Einbau einer Scheibe mit einem Durchmesser von 150 mm in der Mitte verstärkt werden.
Der Zweck der kapazitiven Last besteht darin, den Qualitätsfaktor des Senders zu verringern (d. h. die Antennenbandbreite zu erweitern) und seine Eingangsimpedanz zu erhöhen, um eine bessere Anpassung an die 50-Ohm-Zuleitung zu erreichen. So hatte die Version der Antenne ohne kapazitive Last im 80-Meter-Bereich eine Bandbreite von nur 180 kHz (bezogen auf das SWR - nicht mehr als 2) und die Version mit einer solchen Last - mehr als 300 kHz. Um die Gesamtlänge des Emitters auf Dimensionen zu bringen, die eine Resonanz auf den entsprechenden Amateurbändern gewährleisten, wird in der Antenne das sogenannte „Linear Loading“ eingesetzt. Dieser Begriff bedeutet, dass zur Reduzierung der physikalischen Abmessungen der Antenne anstelle eines konzentrierten Elements (Induktors) eine Änderung der Geometrie des Emitters verwendet wird. Bei einer „linearen Belastung“ wird ein Teil seiner Klinge gebogen und verläuft in geringem Abstand am Hauptteil des Emitters entlang. Es ist allgemein anerkannt, dass die Verkürzung der Antenne durch „lineare Belastung“ auf 40 % erhöht werden kann, ohne dass sich ihre Parameter merklich verschlechtern. Der offensichtliche Vorteil dieser Methode gegenüber der Verwendung eines Induktors ist die Einfachheit des Designs und das Fehlen spürbarer ohmscher Verluste. Die Methode der „linearen Last“ wird von einigen Unternehmen beim Entwurf von Richtantennen verwendet, und GAP produziert auch vertikale Antennen mit „linearer Last“. Die Gesamtlänge der „Leitungslast“ für GP wird einfach berechnet: Die Gesamtlänge des Antennengewebes (Hauptstrahler plus „Leitungslast“) muss einem Viertel der Wellenlänge für das entsprechende Band entsprechen. Bei einer Hauptstrahlerlänge von 773,6 cm müssten die Längen der in der „linearen Last“ enthaltenen Leiter in der Antenne 290,2 cm (Reichweite 40 Meter) und 1309,7 cm (Reichweite 80 Meter) betragen. Aufgrund der kapazitiven Belastung des Hauptemitters bei dieser Konstruktion sollten diese etwas unter den angegebenen Werten liegen. Diese Verkürzung lässt sich nicht einfach berechnen, und in der Praxis ist es einfacher, die „linearen Last“-Elemente auszuwählen, indem man sie zunächst mit einem kleinen Spielraum nimmt und sie schrittweise kürzt, bis die Antenne auf die Betriebsfrequenz abgestimmt ist. Dies ist nicht schwierig, da die Vorgänge am Fuß der Antenne durchgeführt werden. In der Version des Autors betrug die endgültige Länge der „linearen Last“-Drähte 279 cm (minimales SWR bei einer Frequenz von 7050 kHz) und 1083,2 cm (minimales SWR bei einer Frequenz von 3600 kHz). Bei der Herstellung der „linearen Last“ verwendete der Autor isolierten Kupferdraht mit einem Durchmesser von 2.5 mm. Nachdem man ein Stück Draht auf die erforderliche Länge (mit etwas Spielraum zur Anpassung) zugeschnitten hat, wird es zu einer Schleife gebogen, die einer Zweidrahtleitung ähnelt, die oben von einem Leiter in Form eines unvollständigen Rings geschlossen wird (siehe Abb. 1). ). Um „lineare Lasten“ am Hauptemitter (1 in Abb. 3) anzubringen, werden dielektrische Abstandshalter (2) hergestellt. Diese Abstandshalter werden mit einer Schraube (5) direkt am Hauptstrahler befestigt. Drähte (3). Eine „lineare Last“ bildend, werden durch die Löcher in den Abstandshaltern geführt und nach Abschluss der Anpassung mit Epoxidkleber (4) fixiert. Die Länge der Abstandshalter beträgt 50 mm (Reichweite 40 Meter, 5 Stk.) und 120 mm (Reichweite 80 Meter, 13 Stk.). Sie sind gleichmäßig über die Länge der Schlaufe verteilt, um eine zuverlässige mechanische Fixierung zu gewährleisten. Zur Befestigung der Schlaufenringe wird ein Distanzstück mit einer Länge von 120 mm (Reichweite 40 Meter) und ein Distanzstück mit einer Länge von 320 mm (Reichweite 80 Meter) angefertigt. „Lineare Lasten“ befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Hauptemitters.
Der Abstand zwischen den „Linien“-Leitern (Maß A in Abb. 3) sollte bei einer Reichweite von 40 Metern 40 mm betragen. und für 80 Meter -100 mm. Der Durchmesser des „Linear Load“-Rings beträgt für den 40-Meter-Bereich 100 mm und für den 80-Meter-Bereich 300 mm. Ein Ende der Schleife jeder „linearen Last“ ist mit dem unteren Ende des Hauptkühlers verbunden, und die verbleibenden freien Enden sind mit den Zuleitungen verbunden. Die Speisung der Antenne erfolgt entweder über separate Koaxialkabel oder über ein Kabel, das über Hochfrequenz-Relaiskontakte mit „linearen Lasten“ verbunden ist. Ein Versuch, sie gleichzeitig an ein Kabel anzuschließen, war erfolglos. Im 40-Meter-Bereich änderten sich die Antenneneigenschaften nicht, im 80-Meter-Bereich funktionierte sie jedoch einfach nicht mehr. Die vom Autor gewählten Abmessungen der Antennenelemente gewährleisteten bei der Einspeisung durch ein Koaxialkabel mit einer charakteristischen Impedanz von 50 Ohm ein SWR von nicht mehr als 1,5 im gesamten Bereich von 40 Metern bei einem Minimum von SWR = 1,1 bei einer Frequenz von 7050 kHz. Im 80-Meter-Bereich war die Antenne auf ein minimales SWR (ca. 1.2) bei einer Frequenz von 3600 kHz abgestimmt. Gleichzeitig überschritt das SWR im Frequenzband 3500...3800 kHz nicht 2 (1,5 bei einer Frequenz von 3500 kHz; 1,6 bei einer Frequenz von 3700 kHz und 2 bei einer Frequenz von 3800 kHz). Diese Daten wurden mit einem Gegengewicht in Form eines Netzes ermittelt, das für Geflügelställe mit einer Fläche von 50 Quadratmetern verwendet wird. M. Ein direkter Vergleich einer verkürzten Antenne mit einem vollwertigen Sender im 40-Meter-Bereich ergab (nach Einschätzung der Korrespondenten zur Signalstärke und zum Senderempfang), dass sie nahezu identisch sind. Bei 80 Metern beträgt die Antennenverkürzung bereits über 60 %. Daher besteht kein Grund, über die sehr hohe Effizienz zu sprechen. Es ermöglicht jedoch auch DX-Kommunikation auf diesem Band. Der Autor testete die Antenne auch mit vier 20 m langen Drahtgegengewichten, die so „linear belastet“ wurden. um „passen“1 in ein Quadrat von 10x10 m. Gleichzeitig erhöhte sich das SWR in den Bereichen 40 und 80 Meter leicht. Wie man es erwarten würde, wenn man zwei Gegengewichtsoptionen direkt vergleicht, ist die Effizienz der Antenne mit Drahtgegengewichten zu erwarten war etwas schlechter, reichte aber immer noch aus, um DX-Verbindungen im 40- und 80-Meter-Band durchzuführen. ZWEI ALLWELLEN-ANTENNEN Antennen, die durch den Einbau von Widerständen den Funkbetrieb auf mehreren Amateurbändern ermöglichen, erfreuen sich trotz des offensichtlichen Nachteils – der geringeren Effizienz – weiterhin großer Beliebtheit bei Kurzwellenbetreibern. Für diese Beliebtheit gibt es mehrere Gründe. Erstens haben diese Antennen normalerweise ein sehr einfaches Design – einen Rahmen in der einen oder anderen Form, in den ein Widerstand eingebaut ist. Zweitens, aufgrund ihrer Breitbandversorgung. Sie erfordern in der Regel keine Konfiguration, was das Erreichen des Endergebnisses erheblich beschleunigt und vereinfacht – eine Antenne, mit der Sie auf mehreren Bändern in der Luft arbeiten können. Der Leistungsverlust im Widerstand beträgt 50 %. Einerseits scheinen die Verluste groß zu sein, andererseits hat ein Funkamateur (insbesondere unter städtischen Bedingungen) möglicherweise nicht die Möglichkeit, eine effizientere Multibandantenne zu installieren. Darüber hinaus kann es in genau dieser Größenordnung auch bei einem Einband-Antennensystem zu nicht offensichtlichen Verlusten kommen. Ein markantes Beispiel sind Verluste in einem schlechten „Boden“ für GP-Antennen (siehe z. B. den Hinweis „Wie viele Gegengewichte werden benötigt“ in „Radio“, 1999, Nr. 10, S. 59). Es ist schwierig, diese Verluste zu messen, deshalb ziehen sie es einfach vor, sich nicht daran zu erinnern. Eine klassische Version der Breitband-Schrägantenne T2FD mit einem Widerstand im Rahmen, die die Installation von zwei Masten mit einer Höhe von 10 und 2 m erfordert und im Frequenzband 7...35 MHz arbeitet. vielfach in der Literatur beschrieben. Eine interessante horizontale Version einer solchen Antenne, die nur einen Mast zur Installation benötigt und im Frequenzband 10...30 MHz arbeitet, wurde im Artikel „Another all-wave“ (HF Journal, 1996. Nr. 3, S. 19, 20). Endlich ist eine vertikale Version dieser Antenne erschienen. Es wurde von L. Novates (EA2CL) im Artikel „Otra vez con la antena T2FD“ („URE“, 1998, S. 31,32) vorgeschlagen. Mit einer Gesamthöhe von ca. 7.5 m (siehe Abb. 4) ermöglicht diese Antenne den Betrieb im 14...30 MHz-Band, also in allen fünf hochfrequenten HF-Bändern. Der Emitter (Split-Loop-Vibrator) besteht aus zwei identischen Hälften (1 und 2). Sie bestehen aus Duraluminiumrohren mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Wandstärke von 1 mm. Die einzelnen Rohrabschnitte, die den Emitter bilden, sind durch Duraluminiumbuchsen miteinander verbunden (in Abb. 4 nicht dargestellt). Auf einem freistehenden, 3 m hohen Holzmast (4.5) wird der Strahler mit Traversen befestigt: zwei für die obere Hälfte des Strahlers und zwei oder drei für die untere Hälfte.
Der Lastwiderstand R1 sollte eine Verlustleistung haben, die etwa einem Drittel der Ausgangsleistung des Senders entspricht. In Abb. dargestellt. Der 4-Wert dieses Widerstands sorgt für eine Antenneneingangsimpedanz von 300 Ohm. Um ihn über ein Koaxialkabel mit einer charakteristischen Impedanz von 75 Ohm mit Strom zu versorgen, ist daher ein Breitband-Balun-Transformator mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:4 erforderlich. Wenn Sie ein Kabel mit einem Wellenwiderstand von 50 Ohm verwenden. dann sollte das Übersetzungsverhältnis 1:6 betragen. Bei Verwendung eines 500-Ohm-Widerstands beträgt die Antenneneingangsimpedanz etwa 450 Ohm. Daher ist für die Stromversorgung über ein Koaxialkabel mit einer charakteristischen Impedanz von 50 Ohm ein Balun-Transformator mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:9 erforderlich. Eine Gestaltungsmöglichkeit für einen solchen Transformator ist im oben genannten Artikel zur T2FD-Horizontalantenne angegeben. Der Symmetriertransformator wird an den Punkten XX angeschlossen. Die einzige kleine technische Schwierigkeit bei der Herstellung der EA2CL-Antenne ist die Installation des Stromkabels. Um Störungen an seinem Geflecht zu reduzieren, muss das Kabel über eine Länge von mehreren Metern senkrecht zum Antennengewebe verlaufen. Da es in der Praxis außerdem unrealistisch ist, diese Störungen auf Null zu reduzieren, ist es notwendig, im Kabel (in dem Teil, in dem es vertikal verläuft) eine Drossel für hochfrequente Ströme vorzusehen. Die einfachste Lösung ist ein kleiner Schacht, der aus mehreren Windungen des Stromkabels besteht. Es ist zu beachten, dass Antennen vom Typ T2FD im UKW-Bereich recht gut funktionieren und auch bei Frequenzen unterhalb der Grenzfrequenz in der Regel ein gutes SWR aufweisen. Aufgrund der geringen Größe des Emitters verschlechtert sich in diesem Fall jedoch naturgemäß dessen Effizienz. Letzteres schließt jedoch die Möglichkeit der Verwendung einer solchen Antenne für die Kommunikation im Nahbereich nicht aus. Einige Firmen produzieren auch Antennen mit Lastwiderstand. So stellt Barker & Williamson die Antenne AC-1.8-30 her, die im Frequenzband 1,8...30 MHz arbeitet und grundsätzlich auf dem Dach eines Wohngebäudes (kein Turmtyp) installiert werden kann. Zur Installation einer solchen Antenne (Abb. 5) ist lediglich ein nichtmetallischer Mast mit einer Höhe von (1) 10,7 m erforderlich. In der Amateurfunkliteratur (Pat Hawker, „Technical Topics“, „Radio Communication“, 1996, Juni . S. 71, 72) Darüber gibt es eine Debatte. wie man es nennt: entweder „Vertical Half Rhombic“ (VHR) oder „Loaded Pyramid“. Zu dieser Debatte kann man hinzufügen, dass die Antenne auch einem stark deformierten T2FD ähnelt. Auf jeden Fall funktioniert es gut, aber wie man es nennt, ist zweitrangig.
Zur Montage der Antenne werden neben dem Mast (1) noch zwei weitere Stative (2) mit einer Höhe von 0.9 m benötigt. Die Speisung der Antenne erfolgt über ein Koaxialkabel (10) und einen Breitband-Balun-Transformator (3) mit a Übersetzungsverhältnis von 1:9. Der strahlende Teil der Antenne besteht aus Leitern, die eine Halbraute bilden (4 und 5). Der Lastwiderstand (6) hat einen Widerstandswert von 450 Ohm. Die Anforderungen an die Verlustleistung sind dieselben wie für die T2FD-Antenne. Die den Rahmen abschließenden Leiter (7, 8 und 9) bilden ein Gegengewicht zur Halbraute. Die Höhe der Leiteraufhängung (9) über der Oberfläche beträgt nur 5 cm. Es ist zu beachten, dass bei einer solchen Aufhängehöhe die Pfosten (2) offenbar eine deutlich geringere Höhe haben können. Für alle Leiter wird Kupferdraht mit einem Durchmesser von 2 mm verwendet. Selbstverständlich müssen der Lastwiderstand und der Balun-Anpasstransformator zuverlässig vor Luftfeuchtigkeit geschützt werden. Dies gilt sowohl für die T2FD- als auch für die VHR-Antenne. Nutzung der Ideen hinter der VHR-Antenne. Es ist offenbar möglich, ein sehr kompaktes Gerät für ein schmaleres Betriebsfrequenzband (z. B. 3.5...30 MHz oder 7...30 MHz) und dementsprechend eine geringere Anzahl von Amateurbändern zu schaffen.
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