Крепление антенны фукса к стене дома
Обновлено: 25.04.2024
Вернемся к началу разговора. Я виноват, пропустил мимо. Антенна 42м для волны 30м это почти три полволны. А я просил кратно нечетному количеству четвертушек.
Василий, Вы тоже считаете, что Фукс будет работать при длине, кратной нечетному количеству четвертушек?
Да, я тоже был не внимателен. Пожалуй именно 3/4 я не делал, хотя нечто близкое было. Я на даче разок поднимал полотно длиной в 76 метров с целью попробовать 160 метровый диапазон. Две или даже три ночи работал на него в том числе и на 80 и 40м.
Пожалуй я при случае попробую сделать и 3/4 точнее. Все скоро растает, можно будет и на природу выбираться.
Добавлено через 5 минут
работать может и будет, только как? Люди вон на ЕН-антенну работают.
Я думаю, что антенна Фукса должна быть кратна чётному числу четвертушек, в точке подсоединения к контуру должна быть пучность напряжения.
Я вот думаю. Ну будет пучность напряжения не в этой точке, а на некотором удалении от нее в полотне. И будут описанные вами процессы происходить там. Если колебательная система все равно будет резонировать, то это что-нибудь существенно изменит? Нужно будет попробовать при случае.
Длина антенны Фукса должна быть 41 метр - ближайший компромисс для любого
основного любительского диапазона. Это рекомендация изготовителя и проверено
"UA3AO" в ходе одного из контестов QRP.
Мощность была около 10 Ватт, поэтому на любом диапазоне связи давались не всегда легко. На 160 из "лёгких" вспоминаю Швецию и Финляндию. При коррект-
ном изготовлении блока согласования и настройки работает везде вполне удовлет-
ворительно. Для QRO к этому блоку особые требования. Летом планирую сделать -
это в программе дачного времяпровождения.
Решил до весны сделать LW 41,5м.( антенна Фукса для 80-40-20м) с балкона 6 этажа. Теперь собственно вопрос-можно ли в качестве согласующего устройства взять MFJ 941 E (работать буду 10 W )-хватит ли у него возможности согласовать КОмы входного сопр. такой антенны? И если работать только на 40 м то можно ли после антенны поставить балун 1:16 а потом коаксиал к тюнеру а затем к трансиверу.
Антенну делайте, тюнер MFJ-941E согласует антенну безо всяких балунов.
Только если первый раз пользуетесь тюнером не рассчитывайте, что сразу " поймаете" КСВ. Придется с полчасика поковырятся на каждый бенд, потом запишете данные положений ручек и все. Незабудьте снизить мощность трансивера перед настройкой до 5-10 ватт.
Противовес хотя бы четвертушку на 40 метров лучше сделать, тем более разместить его можно как угодно хоть вдоль плинтуса в комнате, а можно выбросить за окно вдоль стены. На фидер от согласующего повесьте ферритовое кольцо и также кольцо при выходе с трансивера (усилителя).
У меня длина полотна антенны всего 10 метров (где-то четверть волны на 40), такой же противововес в комнате, мощность пробовал до 700 Ватт наводок на телевизоры и бытовые колонки в 4 метрах от фидера и СУ нет. СУ самодельный Т-схема.
Окно шека 4- этаж. Работает антенна от 7 до 30МГц вполне приемлемо -Россия, Европа.Из предпочитаемых модов - SSB, видимо из-за расположения часто слышу Индонезию, есть пара связей с ними на эту веревочку.
Повторять как у Фукса какой смысл? Это надо делать контур, а зачем? Лучше уже сразу изготовить или приобрести тюнер по Т-схеме.
После достаточно успешного опыта с антенной EFHW, я решил попробовать альтернативный вариант запитки диполя с конца. Описанная далее конструкция известна, как антенна Фукса. Названа антенна в честь придумавшего ее в 1927 году австрийского радиолюбителя Josef Fuchs, OE1JF.
Теория
В современном исполнении антенна Фукса выглядит так (источник):
Длина полотна определяет наименьшую частоту, на которой будет работать антенна. Как и EFHW, антенна Фукса является многодиапазонной. Притом, дополнительные диапазоны не обязаны быть гармониками основного диапазона. Антенна будет работать на любых частотах, для которых удастся подобрать подходящие длины противовесов при заданной длине полотна.
L1 и L2 представляют собой трансформатор, где-то от 1:49 до 1:64, как и в антенне EFHW. Собственно, трансформатор занимается тем, что согласует высокое входное сопротивление антенны с волновым сопротивлением 50 Ом коаксиального кабеля. Кроме того, L2 и Cv образуют колебательный контур с резонансной частотой около той, на которой мы собираемся работать в эфире. LC-контур, соединенный параллельно с нагрузкой, коей здесь является полотно антены, образует полосно-пропускающий фильтр. На резонансной частоте контур имеет высокий импеданс. Ток в него не течет и уходит в полотно антенны. По мере удаления от резонансной частоты, импеданс контура падает, и антенна начинает хуже излучать.
Не будет преувеличением сказать, что EFHW и антенна Фукса — в сущности, одна и та же антенна. Отличие заключается в том, что в антенне Фукса за трансформатором находится LC контур, который нужно подстраивать под конкретную частоту. В EFHW такого контура нет, поэтому антенна «одинаково плохо» работает сразу на всех диапазонах. В связи со сходством антенн, не удивительно, что антенну Фукса иногда называют антенной EFHW.
При изготовлении антенны Фукса я опирался на замечательную статью End Fed Half Wave Antenna Coupler (EFHW) британского радиолюбителя John, MØUKD. Того же, у кого ранее я подсмотрел идею модификации тюнера MFJ-971.
Чтобы покрыть как можно больше КВ-диапазонов, используя единственный КПЕ, John использовал трансформатор на воздушном сердечнике. При этом не составляет труда получить значение L2 около 1.6 мкГн, которое в сочетании с КПЕ на 15-350 пФ покроет от 40 до 10 метров:
>>> from math import sqrt, pi
>>> L = 1.6/1000/1000
>>> C1 = 15/1000/1000/1000/1000
>>> C2 = 350/1000/1000/1000/1000
>>> 1 / (2*pi*sqrt(L*C1))
32487366.718069836
>>> 1 / (2*pi*sqrt(L*C2))
6725523.865759513
При использовании ферритового кольца индуктивность L2 очень быстро растет с числом витков. Поэтому невозможно получить одновременно трансформатор 1:49-1:64 и L2, подходящее сразу для семи КВ диапазонов. Минус использования воздушного сердечника — возможность наводки магнитного поля на окружающие предметы. Теоретически, это может приводить к рассогласованию и/или росту потерь на трансформаторе, если расположить его вблизи металлических объектов.
Практика
Как это часто бывает, действовать приходится исходя из доступных материалов. Поэтому мой вариант антенны Фукса вышел несколько отличным от антенны в исполнении MØUKD.
КПЕ был использован такой же, что и в самодельном антенном тюнере. Дело в том, что я предусмотрительно заказал один запасной КПЕ. Измеренная емкость последнего составила от 26.6 пФ до 332.5 пФ. Очень плохо, потому что с такой емкостью на 12 и 10 метров (24.89-24.99 МГц и 28.0-29.7 МГц соответственно) мы не попадаем:
>>> from math import pi,sqrt
>>> L = 1.62 / 1000 / 1000
>>> C1 = 26.6 / 1000 / 1000 / 1000 / 1000
>>> C2 = 332.5 / 1000 / 1000 / 1000 / 1000
>>> 1 / (2*pi*sqrt(L*C1))
24244978.652274843
>>> 1 / (2*pi*sqrt(L*C2))
6857515.52589865
Здесь приведены идеальные номиналы компонентов. В реальности их нужно подбирать, поскольку в схеме обязательно будет паразитная емкость. Емкость C1, как уже было отмечено, изменяется от 26.6 пФ до 332.5 пФ. Но с проводами и переключателем общая емкость изменяется от 33 пФ до 359 пФ. Подобранный номинал C2 у меня составил 18 пФ. При его последовательном включении с С1 измеренная общая емкость меняется от 17 пФ до 26 пФ. Только С2 довольно быстро пробило, при условии, что он был на 3 кВ. В итоге C2 был заменен на два последовательно соединенных конденсатора номиналами 33 пФ, каждый на 3 кВ. Их суммарная емкость составила 16.2 пФ. Эти конденсаторы пока держатся.
Описанное выше хозяйство было упаковано таким образом:
Из подходящих корпусов в запасах был найден лишь небольшой (115 x 90 x 55 мм) пластиковый корпус, когда-то давно купленный на eBay. Для фиксации L1 и L2 внутри корпуса я не придумал ничего лучше, чем залить их эпоксидным клеем. КПЕ немного не помещался. Опять-таки, я не придумал ничего лучше, чем сделать квадратное отверстие в одной из стенок корпуса, вкорячить КПЕ, а затем залить щели эпоксидкой. Вышло не так уж и плохо. Прочие компоненты — это разъем SO-239, переключатель, два конденсатора фиксированной емкости, пара «банановых» разъемов, и немного проводов, какие подвернулись по руку.
Антенна была протестирована с тем же полотом длиной 1940 см из «полевки», что ранее использовалось в EFHW. Как и в прошлой раз, антенна была развернута в форме inverted-V на телескопической удочке высотой 10 метров.
Графики КСВ получились следующие:
Графики для WARC-диапазонов 30, 17 и 12 метров не привожу. Эти диапазоны узкополосные, и на них все хорошо. Питать антенну можно как напрямую от трансивера коротким кабелем RG58, так и через балун 1:1 кабелем произвольной длины. Настраивается и так и так.
Типичные результаты при питании напрямую от трансивера без балуна:
- 40 метров — использовался противовес длиной 2 метра. Полоса антенны по уровню КСВ ≤ 2 составила 130 кГц;
- 30 метров — противовес длиной 1 метр. КСВ на всем диапазоне не более 1.5;
- 20 метров — противовес длиной 0.5 метра. Полоса 260 кГц по уровню КСВ ≤ 2, на всем диапазоне КСВ не превышает 2.5;
- 17 метров — длина противовеса 0.5 метра. КСВ на всем диапазоне от 1.2 до 1.4;
- 15 метров — без противовеса, достаточно проводов внутри корпуса. КСВ на диапазоне не более 1.7;
- 12 метров — с последовательно соединенным конденсатором, без противовеса. КСВ на диапазоне не более 1.3;
- 10 метров — с последовательно соединенным конденсатором, без противовеса. Полоса 720 кГц с КСВ от 1.5 до 2. На всем диапазоне КСВ не больше 3;
В качестве противовесов удобно использовать два провода длиной по 1 метру с «крокодилами» на концах. Если соединить провода вместе, получаем противовес длиной 2 метра. Если один провод отсоединить, останется противовес длиной 1 метр. Соединяем его начало и конец в петлю, получаем противовес 0.5 метра.
Тестирование антенны проводилось в SSB и FT8. В каждом из диапазонов удалось провести радиосвязи с хорошими рапортами.
Заключение
Антенна Фукса имеет те же преимущества в плане запитки антенны с конца, что и EFHW. В отличие от EFHW, антенна дает выход на большее число диапазонов. Платить за это приходится ручной перестройкой антенны, а также сужением полосы в диапазонах 20 и 40 метров. Впрочем, последний дефект присущ не любой антенне Фукса, а исключительно использованной мной схеме. Отмечу, что возможность подстройки под конкретные условия (окружающие объекты, точная форма антенны, способ запитки) одновременно является и плюсом антенны.
Есть основания полагать, что антенна Фукса эффективнее EFHW. В пользу этого говорят более низкие значения КСВ, показания индикатора напряженности поля, уровень сигнала в RTL-SDR, pskreporter, а также статистика проведенных радиосвязей. Впрочем, ни один из проведенных мной тестов нельзя с абсолютной уверенностью назвать показательным. Диаграмма направленности и поляризация двух антенн могут немного различаться, принимающие станции в pskreporter распределены по миру неравномерно, объем собранных данных слишком мал, чтобы называть это «статистикой», прохождение постоянно меняется, и так далее.
Поэтому я склонен придерживаться пессимистической точки зрения, что антенна Фукса не менее эффективна, чем EFHW. И это утверждение справедливо исключительно в отношении двух имеющихся у меня экземпляров, а не классов антенн в целом.
Дополнение: Позже мною было произведено измерение потерь в СУ для антенны Фукса и EFHW. Для СУ в антенне Фукса потери составили около 0.55 dB или 12% энергии, для СУ в EFHW — около 1 dB или 20% энергии. Методика измерения описана здесь.
Дополнение: Для удобства настройки в СУ можно встроить КСВ/ваттметр.
Знакомство с тюнером MFJ-971 и антенной «длинный провод»
Будучи не вполне довольным своей городской антенной, OPEK HVT-400B, я занялся поиском альтернатив. Как ранее отмечалось, эта антенна не отличается эффективностью на низкочастотных диапазонах. Кроме того, для смены диапазона приходится выходить на балкон (где зимой холодно), переставлять перемычки, менять длину телескопический части и противовесов. Доступа на крышу у меня все еще нет, поэтому вариант с диполем отпадает. В итоге было решено попробовать антенну «длинный провод».
Примечание: У этой антенны много названий — длинный провод (long wire), случайный провод (random wire), веревочка, луч, длинный луч, и так далее. Это все примерно одни и те же антенны с несущественными различиями. Следует однако отметить, что антенна Фукса хотя и выглядит похоже, является другой антенной. Длина антенны Фукса составляет половину длины волны интересующего диапазона, тогда как у длинного провода наоборот, длина не должна быть кратна половине длины волны. Этот момент подробнее объяснен далее по тексту.
Теория
Идею иллюстрирует следующая картинка (позаимствована отсюда):
Антенна представляет собой два провода — один идет в землю, а второй является как можно более длинным (как будет показано далее, на самом деле это не совсем так) и подвешивается куда-нибудь повыше. Поскольку такая антенна имеет непредсказуемый импеданс, для согласования ее с 50-и омным коаксиальным кабелем используется устройство под названием антенный тюнер. Типичный тюнер представляет собой переменную катушку индуктивности и два переменных конденсатора, соединенные по Т-образной или П-образной схеме. Катушка и конденсаторы работают, как часть антенны:
На приведенной схеме изображен тюнер с T-образной схемой, подключенный к антенне. Подбирая номиналы катушки индуктивности и конденсаторов, можно привести импеданс данной цепи на интересующей частоте к 50 Ом.
Чтобы антенна успешно настраивалась, длина провода не должна быть кратна половине длины волны в интересующих диапазонах. Понять, с чем это связано, не сложно. Рассмотрим конец антенны, который на картинке привязан к дереву. На любой частоте в любой момент времени ток в этой точке будет около нуля, потому что току попросту некуда течь. Говорят, что здесь находится узел тока. По закону Ома R = U / I , значит импеданс в этой точке очень большой.
Раз току больше некуда идти, в этой точке сигнал отражается и идет обратно в сторону тюнера. В результате в проводе образуется стоячая волна. Стоячие волны трудно объяснять словами. Лучше один раз посмотреть на gif’ку по приведенной ссылке. При этом следует держать в уме, что в самой правой точке всегда, независимо ни от чего, ток равен нулю.
Тогда достаточно очевидно, что по мере удаления от конца провода в сторону тюнера мы будем попадать в узел тока через каждые λ/2. Как уже отмечалось, импеданс антенны в таких точках очень высокий, а значит в них тюнер просто не сможет согласовать антенну с 50-и омным кабелем. Поэтому наша задача — подобрать длину провода так, чтобы ни в одном из интересующих нас диапазонов длина провода не была кратна λ/2. Тогда импеданс в точке подключения тюнера будет относительно небольшим, и антенну удастся согласовать.
Хорошие длины провода в метрах следующие: 11.2-11.6, 12.5-13.5, 17.1-17.6, 18.5-19.8, 21.9-23.6, 27.2-27.5, 33.7-34.5, 37.9-39.0, 43.3-43.9, 54.7-55.1, 64.7-65.2. Эти цифры были получены при помощи незамысловатого скрипта на Python. Наиболее интересные длины я выделил жирным. Провод длиной 21.9-23.6 метра должен работать на всех радиолюбительских диапазонах начиная с частоты 3.5 МГц и выше. Если вам также хочется поработать в диапазоне 160 метров, используйте антенну длиной 43.3-43.9 метра. Если же вам нет дела до диапазонов 80 и 160 метров, достаточно провода длиной 11.2-11.6 метра.
Считается, что такая антенна сильнее излучает в сторону, куда наклонено ее полотно, то есть, на приведенной картинке — влево. Но вообще, диаграмма направленности у антенны «длинный провод» непредсказуема. Понятно, почему это минус. Но в каком-то смысле это и плюс. Можно получить лепестки с сильным усилением в заранее неизвестном направлении. За счет этого возможны интересные радиосвязи, которые было бы сложнее провести на какой-нибудь inverted vee.
Практика
Антенные тюнеры бывают автоматическими и ручными. Автоматические тюнеры хороши тем, что настраиваются на минимальный уровень КСВ одним нажатием кнопки. Преимущество ручных тюнеров в том, что они дешевле и не требуют питания. Также ручные тюнеры обычно позволяют добиться чуть лучшего согласования, чем автоматические тюнеры. Связано это с тем, что, как правило, переключение катушек и конденсаторов в автоматических тюнерах происходит при помощи реле, то есть, ступенчато, а не плавно.
В качестве антенного тюнера был выбран MFJ-971:
Это недорогой и компактный ручной тюнер, выполненный по T-образной схеме. Устройство рассчитанно на максимальную мощность 200 Вт. Поддерживаются частоты от 1.8 до 30 МГц. Есть встроенный стрелочный индикатор мощности и КСВ. У индикатора есть подсветка, питаемая через стандартный DC-разъем напряжением 12 В. На практике подсветка работает и от кроны. Также данный тюнер имеет встроенный балун 1:4, который, впрочем, для «длинного провода» использован не будет.
Важно! У тюнера есть два режима измерения мощности: от 0 до 300 Вт и от 0 до 30 Вт. Переключение между режимами осуществляется кнопкой, расположенной в задней части корпуса. Убедитесь, что кнопка находится в правильном положении прежде, чем подавать сигнал. Иначе есть хороший шанс вывести из строя индикатор мощности.
Антенна была сделана из «полевки» (провода П-274М). К проводу длиной около 23.5 метров была привязана полулитровая пластиковая бутылка с водой. Эта бутылка была закинута на стоящее неподалеку дерево. Никакой земли у меня в квартире, естественно, нет, поэтому вместо нее был использован противовес. Противовес представляет собой около 8 метров такой же полевки. К концу провода была привязана гайка, после чего он был закинут вдоль стены дома, за крепления водосточной трубы.
Важно! Длина полотна антенны должна быть больше расстояния от вашего балкона или окна до земли. Это нужно для того, чтобы при снятии антенны бутылка упала на землю, а не прилетела кому-нибудь в окно.
Чтобы экран коаксиального кабеля, идущего к тюнеру, не работал в качестве противовеса, был сделан отсекающий дроссель (RFI choke) из кабеля RG58. Я опирался на уже знакомое нам исследование Steve Hunt, G3TXQ. Каркас диаметром 108 мм был напечатан на 3D-принтере пластиком PLA. На этот каркас были намотаны 25 витков кабеля RG58 и закреплены нейлоновыми стяжками. Такой дроссель должен неплохо работать на всех радиолюбительских частотах до 20 МГц.
Тюнинг антенны осуществляется так. Ручки конденсаторов выставляются на 12 часов. Ручка катушки индуктивности выставляется в положение, при котором наблюдается максимальный уровень шума на интересующей частоте в режиме SSB. Бывает, что по индикатору уровень шума не меняется, тогда следует искать на слух. Затем в режиме FM на мощности 5 Вт подается несущая, а ручками двух конденсаторов ищется положение, при котором КСВ в точности равен единице. Если такое положение найти не удается, следует попробовать соседние положения ручки катушки индуктивности. Не допускается подавать несущую на тюнер в момент переключения индуктивности.
Антенну удалось настроить на все радиолюбительские КВ-диапазоны. Для СВ-диапазона 160 метров антенна слишком короткая, здесь она не работает. На частоте настройки всегда удается добится КСВ равного 1. На остальном диапазоне КСВ никогда не превосходит 2, и обычно существенно ниже. Тестирование на передачу проводилось в диапазонах 20, 40 и 80 метров в режиме SSB на мощности 100 Вт.
В диапазоне 80 метров были проведены QSO с операторами из Беларуси (680 км), Чехии (1650 км), а также ряда городов Украины (до 950 км) и России (до 1200 км). На 40 метрах мне ответили коротковолновики из Беларуси (670 км), Украины (850 км), Финляндии (800 км), Болгарии (1600 км), Сербии (1700 км), Литвы (900 км), Великобритании (2400 км), Словении (1800 км), и, само собой разумеется, из России (до 1200 км). В диапазоне 20 метров удалось связаться с радиолюбителями из Болгарии (1800 км), Германии (1700 км), Австрии (1700 км), и множества городов России (до 1700 км).
Многие операторы при этом давали рапорт 59 с плюсами. Пара человек даже поинтересовались, какой усилитель я использую, и выразили крайнее удивление, узнав, что никакой. Это, конечно же, не идет ни в какое сравнение с моим опытом работы на OPEK HVT-400B. Причина усиления по некоторым направлениям скорее всего заключается в непредсказуемых лепестках на диаграмме направленности антенны, про которые говорилось выше.
За городом я проверил аналогичную антенну длиной около 43.6 метров. Провод был закинут из окна второго этажа на невысокие деревья где-то в двух метрах от земли. Если смотреть сверху, по форме антенна получилось в виде сильно сплющенной буквы П. Такой вариант еще иногда называют zig-zag antenna, тем самым подчеркивая, что она как бы виляет, а не является прямой. Считается, что эффективность такой антенны ниже, чем у прямой. Был использован противовес длиной 20 метров, проложенный вдоль фундамента дома.
Антенна настроилась на все КВ-диапазоны, а также на СВ-диапазон 160 метров. Впрочем, для последнего противовес был явно коротковат. Это видно по КСВ, значение которого на диапазоне составляло от 1.7 до 3. Разрешенная средняя мощность на этом диапазоне составляет 10 Вт. Соответственно, в SSB многие операторы работают на 20-30 Вт. Во время соревнований операторам 1 и 2 категории допускается использовать мощность до 500 Вт. С учетом этих ограничений, а также высокого КСВ, на 160 метрах мне удалось провести буквально пару радиосвязей, и не более, чем на 550 км.
Зато в диапазонах 20, 40 и 80 метров было проведено немало QSO. Многие операторы сообщили, что не слышат разницы между длинным проводом и моим траповым диполем. Однако уровень шума при работе на диполь оказался где-то на 2-3 балла ниже, чем при работе на длинный провод. Поэтому за городом длинный провод мне быстро надоел, и я продолжил работать на диполь.
Заключение
Антенна «длинный провод» безусловно является компромиссной. И хотя по уровню шума она проигрывает inverted vee, в плане эффективности на передачу они производят впечатление примерно эквивалентных антенн. Последнее определенно нельзя сказать об укороченных вертикалах вроде OPEK HVT-400B. Также, в отличие от OPEK HVT-400B, длинный провод настраивается не на балконе, а из дома, где тепло и уютно. При этом смена рабочего диапазона занимает не более минуты, а с автоматическим тюнером она занимала бы пару секунд.
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 6. Запирающий дроссель
Рис 7. Противовесы.
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.
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.
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.
Антенна "Fuchs" (она же антенна Фукса) практически не известна под своим названием в радиолюбительском мире, тем не менее она была довольно широко распространена в 30-х годах прошлого века. Ее разработчик - OE1JF в свое время даже получил австрийский патент N 110357-1927. Антенна представляет собой провод длиной в полволны и трансформатор сопротивлений для согласования с передатчиком. Один конец антенны практически находится рядом с передатчиком, а второй крепится к какой-либо возвышенности, например к дереву или крыше вышестоящего здания.
Полотно антенны одно на все диапазоны. Контур и противовес отдельные на каждый диапазон. Перед согласующем устройством кабель фидера намотан на феритовое кольцо. Рабочая полоса антенны на НЧ-диапазонах узкая, на ВЧ-диапазонах шире. При настройке подбирается длина противовеса по максимуму мощности в антенне. Устройство контурной катушки и её настройка неоднократно описывалась в литературе.
Трансформатор выполняется на ферритовом торроидальном сердечнике. Обмотки выполнены проводом диаметром 0,5 мм в эмалевой изоляции.
Данные вторичной обмотки и конденсатора Cv приведены в таблице 1, опубликованной DL6YCG в журнале " QRP-Report" N2-1997. Количество витков катушки связи L1 от 1 до 4, в зависимости от диапазона (80м - 4 витка, 40м - 3, для верних частот - 1. 2 витка). Сначала равномерно по всему тору наматывается вторичная обмотка, а затем сверху около "заземленного" края - катушка связи.
Конструктивно согласующее устройство выполнено в небольшом корпусе и защищено от проницания влаги. Настройка антенны осуществляется подстройкой конденсатора Cv и подбором длины полотна антенны по минимуму КСВ. Устройство можно заземлить, как показано на рисунке 1, но можно и не делать этого. В указанную точку вместо противовеса можно включить отрезок провода длиной около 1 метра.
Второй вариант согласования показан на рис.3. По конструкции он проще и удобнее в настройке. Катушка индуктивности в этом варианте намотана на отрезке ПВХ трубы диаметром 25 мм. Конденсатор Cv должен иметь достаточный зазор между пластинами.
Учтите, что третий вариант предназначен для передатчиков с выходной мощностью до 10 Вт. Значения емкости конденсатора и числа витков катушки приведены в таблице 2. Из-за нехватки времени эта схема тестировалась только на трех диапазонах.
Необходимо отметить, что в антенне "Fuchs" длина полотна может быть кратна полуволне (и это желательно). Чем больше длина, тем выше коэффициент усиления антенны в фиксированном направлении. Это позволяет сделать многодиапазонный вариант антенны. Коммутацию элементов здесь можно осуществить различными вариантами - схемы коммутации зависят от фантазии и возможностей радиолюбителей.
Читайте также: