Многодиапазонная антенна инвертед v. Многодиапазонная антенна Inverted V: особенности конструкции и характеристики

Чем меньше задний двор, тем меньше места у нас есть, чтобы построить полноразмерный 135-футовый дублет с центральным питанием в качестве вседиапазонная КВ антенна. В качестве обходного пути многие любители пробуют перевернутую V-образную конфигурацию. Требуется только один очень высокий центральная опора с нижними опорами для концов проволоки. Справочники уверяют нас, что перевернутая буква V будет работать достаточно хорошо, лишь с небольшим снижением усиления и небольшим расширением диаграммы направленности на концах провода. Итак, мы послушно постройте перевернутую букву V, а затем удивитесь, почему соседние радиолюбители намного лучше справляются со слуховыми станциями. Мы объясните, что, возможно, наша антенна направлена ​​не в ту сторону. Мы можем думать, что нам нужно выращивать более высокие деревья поднять точку питания антенны еще выше. Возможно, нам нужно купить новую установку. Мы никогда не перестаем думать, что основная антенна может быть виновата, особенно на верхних диапазонах. Ведь справочники нас успокоили что вседиапазонная инвертированная V-образная антенна является хорошей универсальной антенной.

Давайте отступим на шаг и составим план изучения ситуации. Первым шагом является рассмотрение того, что мы можем ожидать от дублет уровня с той же высотой точки подачи, что и наша перевернутая буква V. Мы не можем обследовать каждую высоту точки питания в это упражнение. Поэтому я установлю точку подачи на высоте 60 футов над средней поверхностью земли. Этот уровень несколько высок для средний задний двор, но у меня есть причины его ковырять, и они появятся через минуту.

Вторым шагом является замена дуплета уровня перевернутой буквой V с сохранением той же высоты точки подачи. Немедленное Проблема, с которой мы сталкиваемся, заключается в выборе угла наклона проводов относительно дуплета. Опять же, мы не можем осмотрите каждый наклонный угол. Тем не менее, нам, вероятно, нужно смотреть только под двумя углами. Один наклон 30 градусов вниз из дублета. Другой угол составляет 45 градусов вниз от дублета. Разница всего 15 градусов, но, как мы видите — какая большая разница будет иметь эти 15 градусов. На рис. 1 показаны 3 антенны, которые мы включим в наш опрос.

Если мы начнем справа на рисунке, то увидим, почему я выбрал высоту точки подачи 60 футов. Концы проводов находятся между 11 футами и 12 футов над землей. Опускание перевернутых V-образных концов ниже является приглашением для кого-то получить радиочастотный ожог, поскольку провод концы будут нести высокое напряжение, когда мы будем передавать. Следовательно, безопасность диктует, что мы должны держать перевернутые V-образные концы не менее 10 футов. над землей и выше, если это возможно.

Эскизы в виде перевернутой буквы V показывают длину ветвей, а общая длина проводов указана в скобках. Все три антенны резонанс на частоте 3,5 МГц (с использованием провода AWG № 12 или провода диаметром 0,0808 дюйма). Когда мы наклоняем провода в перевернутую V-образную конфигурацию, мы нужно немного больше провода, чтобы добиться резонанса на базовой частоте.

Мы также видим важную причину использования перевернутой буквы V вместо дуплета. Каждый дополнительный градус наклона уменьшает требуемый сквозной пролет для антенны. Наклон под углом 45 градусов позволяет антенне поместиться во дворе с максимальным размером 100 футов. Итак, для этого упражнения я предположу, что на заднем дворе растет один могучий дуб, или дугласова пихта, или древняя магнолия, точно расположен, чтобы позволить нам построить перевернутую букву V для использования на всех диапазонах HF.

Следующий вопрос прост: что мы можем ожидать от нашей антенны. Чтобы создать базовый ответ и настроить некоторые разумные ожиданий, мы должны обследовать все любительские КВ диапазоны. Поэтому я буду пробовать каждый любительский диапазон, записывая некоторую базовую информацию и создание диаграмм угла места и азимута для антенн. Для каждой полосы я буду использовать самая низкая частота в диапазоне, так как шаблоны не будут сильно меняться в пределах данного диапазона. Единственным исключением является 75 метров, где я использовал 4,0 МГц, чтобы мы могли увидеть, насколько очень широкий 80/75-метровый радиолюбительский диапазон меняет характеристики антенны.

Мои процедуры будут довольно простыми, но на этом пути будут некоторые повороты. Я соберу информацию о уровень усиления самого сильного лепестка (лепестков) в шаблоне. На азимутальных диаграммах я запишу первый лепесток с максимальным усилением от поперечного направления к проводу, если только самый сильный лепесток не находится точно в поперечном направлении к проводу. мне нужно записывают также угол взлета (ТО), то есть угол места наиболее сильного излучения. Там, где самая сильная доля не сбоку от провода, я буду строить схему возвышения, используя направление самого сильного лепестка. Если угол места максимального излучения выше 45 градусов, я создам соответствующую азимутальную диаграмму на 45 градусов. В этих условиях вы должны предположить, что азимутальная диаграмма имеет максимальную силу, которая ниже, чем максимально возможное усиление, поскольку это значение усиления относится к другому углу места.

Для справки я также запишу смоделированный импеданс точки питания как последовательное сопротивление и реактивное сопротивление—округление просто немного. Это сопротивление будет в точке питания антенны. Однако вы несомненно, будет использовать параллельную линию передачи — вероятно, сопротивлением от 300 до 600 Ом — для подключения антенны к антенный тюнер в хижине. С момента передачи импеданс линии редко (если вообще когда-либо) будет соответствовать точке питания антенны импеданса, линия станет трансформатором импеданса. Импеданс, который появляется на клеммах антенного тюнера, будет функция импеданса антенны, импеданса линии, и длина линии. Поскольку я не могу охватить все возможные типы линии и любой возможной длины линии, импедансы точки питания антенны должны быть сделаны для нашей информации коллекция.

Для каждой антенны создадим два графические документы. Первая представляет собой таблицу информации, собранной из антенна модель. Вторая — это страница с профилями высоты и азимута. Мой причина для создания как таблиц, так и шаблонов как графика простая. Вы можете вести записную книжку о том, что вы узнали про антенны. Вы можете копировать и сохранять графику из эти HTML-заметки в виде отдельных файлов. Затем вы можете импортировать их в текстовый редактор, например Word. программы функция импорта должна масштабировать галереи шаблонов, чтобы они соответствовали размеру поля вашей бумаги. Печать галереи и связанных с ней таблицы данных позволят вам хранить информацию почти в вашем блокнот. Таким образом, вы можете опустить комментарий, который я плету вокруг столов и узоров.

135-футовый дублет с центральной подачей

Хотя нашей основной темой является перевернутая буква V, нам нужна точка отсчета, чтобы разобраться в данных, которые мы собираем. Дублет — это корневая антенна, одним из вариантов которой является перевернутая буква V. Поэтому, рассматривая то, что происходит с паттерны дуплета с центральным питанием имеют решающее значение для нашего общего понимания. Дублет, который мы будем использовать, имеет длину 135 футов, достаточно долго, чтобы быть резонансным диполем на частоте 3,5 МГц, по крайней мере, когда мы размещаем антенну на высоте 60 футов над землей и строим ее. из медного провода AWG №12. 60′ не очень много, если мы измеряем расстояние как часть длины волны. На самом деле высота составляет менее 1/4 длины волны на основной частоте. Если уменьшить высоту антенны, то 80-метровый угол КО будет быть выше, а если поднять антенну, то угол ТО будет меньше. Чтобы действительно получить хорошие результаты DX с горизонтальной диполь или дублет, мы должны увеличить его высоту до 3/8 длины волны — и даже больше, если это возможно. Но 3/8 длины волны на 80 метрах близок к 100′, поэтому нам, возможно, придется довольствоваться в основном региональными контактами на этом диапазоне. Конечно, по мере того, как мы поднимаем рабочей частоты высота антенны увеличивается, если измерять в длинах волн. На 40 метров антенна приближается к 1/2 длины волны над землей. Для всех более высоких диапазонов 60 футов не является серьезной проблемой для антенны общего назначения, даже хотя старая поговорка, что чем выше, тем лучше, по-прежнему применима к этой или любой другой горизонтальной антенне (но не обязательно к вертикальные КВ антенны).

Давайте посмотрим, что мы получим от нашего 135-футового дублета на любительских КВ-диапазонах. Таблица 1 содержит табличные данные, а На рис. 2 представлена ​​галерея узоров.

Мы можем начать с таблицы и сразу же перейти к столбцу импеданса точки питания. Значения, кажется, во всем место, с некоторыми очень высокими значениями и некоторыми довольно низкими значениями сопротивления. Реактивное сопротивление также показывает очень большие колебания. Чтобы разобраться в колонке, мы должны подумать о длине антенны. На частоте 3,5 МГц антенна имеет длину 1/2 длины волны, и поэтому мы ожидаем и получаем более низкий импеданс почти без реактивного сопротивления. На частотах 7, 14, 21 и 28 МГц антенна близко к 1, 2, 3 и 4 длинам волны соответственно. На этих длинах мы ожидаем очень высоких импедансов — и получаем их. В 10.1, 18.068 и 24.89МГц, антенна имеет 3, 5 и 7 полуволн соответственно или около того. Поскольку эти полосы частот не имеют прямого гармонического отношения к 3,5 МГц, мы не можем ожидать точности. Но может ожидать и получить довольно низкие значения импеданса при относительно скромных значениях реактивного сопротивления. Итак, значения импеданса в таблице в конце концов, есть смысл.

Обратите внимание и в таблице, и в галерее, что на 80 и 75 метрах угол ТО выше 45 градусов, и что требует азимутальных диаграмм под углом 45 градусов. В моем выборе 45 градусов нет ничего волшебного. Это слишком высоко для хорошая работа DX и слишком низкая для большинства работ NVIS. Его единственная претензия на известность заключается в том, что он дает нам достаточно хорошую картину. формы азимутальной диаграммы направленности под этим углом и ниже. Следовательно, мы можем ясно видеть постепенное сужение ширины луча до 40 метров, хотя азимутальная диаграмма остается направленной в сторону от провода.

От 30 метров до 10 метров мы обнаружить, что узор распадается на множество долей. Для центрального питания дублет, давайте измерьте длину антенны в длинах волн. Для длин, близких к целое кратное длины волны (то есть 1-длина волны, 2 длины волны и т. д.), количество лепестков будет в два раза больше антенны длина в длинах волн. Следовательно, на 20 метрах антенна 2 длины волны, и мы находим 4 лепестка. Ситуация меняется для длин которые являются нечетными кратными 1/2 длины волны (то есть, 3/2 длины волны, 5/2 длины волны и т. д.). Теперь количество лепестков будет вдвое больше длины полуволны. Итак, в 24.89МГц, у нас около 7 полуволн, и мы находим 14 лепестков. С доли не просто появляются и исчезают, мы находим на нечетных частотах смесь лепестков, возникающих или затухающих. Обратите внимание, что когда длина антенны ближе к нечетной кратно 1/2 длины волны, мы не только видим больше лепестков, но и самая сильная доля находится дальше от направления, которое является широким к проволоки и ближе к оси проволоки. Таким образом, табличные данные показывает колебания вверх и вниз по азимутальному углу самый сильный лепесток, когда мы проверяем диапазоны от 20 до 10 метров.

Угол места максимального излучения или угол TO дуплета почти полностью зависит от высоты антенны над землей. Антенна, расположенная примерно на 1/2 длины волны выше, покажет угол TO около 25-26 градусов. Когда на 1 длину волны выше, угол падает примерно до 14 градусов. Если мы физически поднимем или опустим всю антенну, мы сможем изменить угол места, но структура лепестков азимутальных диаграмм останется неизменной.

Вы можете использовать стол и галерею при планировании установки двухполосного дуплета, при условии, что у вас есть место маневрировать. Выберите свои любимые группы и посмотрите, куда идут лепестки. Затем выровняйте провод антенны так, чтобы лепестки находились в направление по вашему выбору целей связи. Вполне вероятно, что вам придется идти на компромисс — не только в плане направления лепестка, но и с точки зрения ограничений вашего двора. Тем не менее, будьте осторожны, чтобы сделать строгим компромисс, или ваши доли могут пропустить все ваши цели.

Если укоротить антенну — возможно сделать его резонансным на частоте 4 МГц вместо 3,5 МГц — тогда вам придется создай свою галерею узоров. Вы не найдете особых проблем на большинстве диапазонов, но самые высокие 2 или 3 полосы могут быть немного дальше от длины антенн, создавших эти диаграммы направленности. Следовательно, точное направления лепестков могут различаться достаточно, чтобы сделать разница. Я рекомендую вам получить элементарное моделирование антенны пакет и освоить его достаточно, чтобы спланировать эффективный вседиапазонный дублет.

A 30° 135,6′ перевернутая V

Дублет уровня обеспечивает пробный камень для результатов, которые мы получаем от любой перевернутой V-антенны. Сначала мы рассмотрим скромный перевернутый V, с ногами, наклоненными вниз на 30 градусов от горизонтальный. При точке подачи 60 футов концы составляют около 26 футов. над землей. 30-градусные наклоны с каждой стороны точки подачи означают, что угол между проводами 120 градусов (вместо 180-градусное значение, которое относится к дублету уровня). Эта версия перевернутая буква V, возможно, типична для любителей установки, хотя точная верхняя высота может отличаться от одной расположение к другому.

Без дальнейших церемоний, давайте посмотрим, какую производительность мы можем ожидать от 30-градусной перевернутой буквы V. Таблица 2 предоставляет табличные данные, а Рис. 3 дает нам галерею шаблонов.

Мы не найдем очень существенных изменений в столбец импеданса. Поскольку антенна имеет резонанс на частоте 3,5 МГц, ее электрическая длина аналогична длине дублета на каждой полосе. Наклонный провода немного взаимодействуют, и концы проводов ближе к земле. Но изменения импеданса точки питания от умеренного до умеренного.

Если мы посмотрим на колонку углов TO, мы обнаружим, что они, как правило, выше, чем углы TO для дублета. Фактически, азимутальные диаграммы для диапазонов от 80 до 30 метров требуют по умолчанию 45-градусного угла места для азимутальных диаграмм из-за тем больше углы ТО. (Дублет требовал такой обработки только на 80 и 75 м.) одинаковая высота точки питания, она ниже во всех остальных точках провода. В общем, эффективная высота перевернутой буквы V составляет примерно 2/3 пути вверх между самой низкой точкой и самой высокой точкой на проводе. Следовательно, наша перевернутая буква V эффективно ниже, чем дублет на каждой рабочей частоте.

Мы можем легко сравнить две таблицы и видим, что перевернутая-V дает более низкое значение для максимального усиления, чем дублет. Частично виновата меньшая эффективная высота. Кроме того, есть некоторое излучение с концов проводов, так как теперь они наклон и иметь как вертикальную, так и горизонтальную составляющую. Что энергия должна откуда-то браться, и значительная ее часть происходит из-за уменьшения усиления основного лепестка или лепестков. Тем не менее, сумма сокращения недостаточна для дисквалифицировать 30-градусный перевернутый V как хороший универсальный вседиапазонный КВ антенна.

Мы также должны тщательно сравнить галерею узоров как для дублета, так и для 30-градусной перевернутой буквы V. От 80 через 40 метров мы замечаем, казалось бы, небольшие изменения. Например, 40-метровый узор в виде перевернутой буквы V представляет собой овал, утративший «арахисовая» талия дублета. Однако с высоты 30 метров изменения картины становятся более выраженными. Например, дублет на 30 м имел 6 лепестков, но мы можем идентифицировать только 4 в перевернутой V-образной диаграмме для того же диапазона. Поскольку мы продолжаем при увеличении рабочей частоты резко очерченные дублетные азимутальные лепестки уступают место менее выраженным волнистости, особенно на 17 и 12 м два диапазона, в которых узоры имеют много лепестков.

Не забудьте просмотреть две галереи на предмет рельефа. На самых высоких полосах обратите внимание на рост высокоугловые лепестки по сравнению с гораздо более скромным развитием тех же лепестков с уровневым дублетом. Энергия, которая уходит почти прямой вверх недоступен, нижние углы более благоприятны для установления контактов. В результате максимальные значения усиления инвертированного V показывает больший дефицит высоких частот по сравнению с дублетом, чем значения усиления для нижних полос. Что возможно, более важным является то, что эти лепестки под большим углом предвещают то, что произойдет с нашей следующей перевернутой буквой V.

A 45-градусный 136,6′ перевернутый-V

Если мы добавим всего 15 градусов к наклону каждой перевернутой V-образной ноги, может ли произойти что-нибудь вредное? Ноги теперь наклонены вниз на 45 градусов относительно горизонтали. Угол между ногами 90 градусов. Так как антенна поместится в мои 100 футов много, это заманчивый строительный проект.

Чтобы найти ответ на наш вопрос, нам нужно только изучить информацию. Изменения в шаблонах и производительности, которые мы видели между дублетом и 30-градусной перевернутой буквой V предполагают, что мы можем увидеть некоторую дальнейшую эволюцию ключевых свойств. Однако, Интересно, готовы ли мы к некоторым сюрпризам. Таблица 3 предоставляет табличные данные, а Рис. 4 дает нам связанная галерея шаблонов.

Опять же, столбец импеданса в таблице не дает нам никаких указаний на революционные изменения, так как значения показывают только небольшая эволюция в прогрессии значений, начавшаяся с дублета. Кроме того, столбец усиления кажется немного странным, с более низкие значения для нижних полос и более высокие значения для верхних полос. Наиболее значимые изменения происходят в двух столбцы, в которых перечислены азимутальный угол самого сильного лепестка и угол TO. Все углы TO очень высокие, что указывает на то, что на всех диапазонах преобладающий энергетический фокус направлен прямо вверх или почти вверх. Показанные значения коэффициента усиления относятся только к жарке. облака и еще немного.

В результате очень высокого ТО углы, все азимутальные диаграммы находятся под углом 45 градусов. Азимут модели показывают некоторые развитие лепестков под этим углом. Однако максимальное количество лепестков 6. До 14 МГц мы находим только 2 лепестка. На частоте 28 МГц старые лепестки, торчащие боком к проводу, окончательно исчезли, оставив только 4 лепестка, которые появились около 18 МГц. По сути, 45-градусная перевернутая буква V показывает только половину количества лепестков. что мы находим в дублете такой же общей длины провода. Более того, эти лепестки с малым углом значительно слабее, чем главный лепесток с очень большим углом наклона. Судя по рисункам высот, 45-градусная перевернутая буква V обеспечивает относительно слабое излучение под углами подходит для дальней связи.

Хотя 45-градусная перевернутая буква V может быть полезна для NVIS или региональной связи на расстоянии около 30 метров, она нежелательная антенна для использования выше этого диапазона. По сути, добавление 15 градусов наклона к каждой ноге изменило производительность перевернутого V. Учитывая обычное стремление к излучению под меньшим углом, преобразование действительно было вредным. Существует предел наклона перевернутой буквы V, если мы собираемся использовать ее для вседиапазонной КВ-антенны. Этот предел не так уж и много за 30-градусным уклоном.

Заключение

Изучив свойства 135-футового дуплета на всех КВ-диапазонах, мы смогли проследить эволюцию перевернутой V-образной формы, поскольку мы увеличили наклон провода с 30 до 45 градусов. В то время как 30-градусный перевернутый-V дала полезную производительность общего назначения, 45-градусная версия антенны стала вообще бесполезной на большинстве диапазонов. для нормальной связи с пропуском ВЧ.

Если бы мы начали с комплекта антенн с резонансной длиной 40 метров, то результаты в итоге не изменились бы. Тем не менее, полная деградация шаблонов не происходила бы примерно до 20 МГц с 45-градусным перевернутым V. Если мы начали с антенны, длина которой подходила для 160 метров, диаграмма направленности была бы нарушена на частоте около 5 МГц. Действительно, 45-градусная перевернутая буква V дает такую ​​плохую производительность, что можно добиться большего, убрав одну ногу и подав оставшаяся нога в центре в виде наклонного дублета. В качестве альтернативы, перевернутая буква «L» — с питанием от основания или по центру — также может дают лучшую производительность. Урок прост: если вы должны использовать инвертированную V-образную антенну в качестве вседиапазонной КВ-антенны, не делайте ее слишком резкой.

Вернуться на страницу радиолюбителей

Создание многополосного инвертированного V-диполя

Сб 21 июля 2018 г. от DropTableFoxes

Даже если бы у меня было место для установки КВ-антенны там, где я живу, постоянный уровень шума S9+20 затруднил бы ее использование. Но всегда можно уехать куда подальше, поставить антенну и выйти в эфир…

Для этого подойдет перевернутый V-образный диполь. Вам понадобится мачта, балун и много проводов.

(больше растяжек сделает его менее гибким, когда дует ветер…)

Почему перевернутая буква V великолепна? В отличие от обычной дипольной антенны, вам нужен только один полюс. Ваши провода удваиваются как растяжки с двух сторон, и вы можете уйти без них.

Во-первых, нам нужен шест. Я использую 12-метровую веху Spiderbeam HD, телескопическую веху из стекловолокна (простое стекловолокно, не разрушающее диаграмму направленности из слегка проводящего углеродного волокна).

Далее нам понадобится балун. Нам это нужно для преобразования несбалансированного сигнала от коаксиального кабеля в сбалансированный сигнал для подачи на две половины антенны. Я использую Diamond BU-50, он хорош, хотя и не слишком тяжелый.

С этим балуном наверху шеста я использую только нижние 10 м этого шеста — два верхних сегмента слишком гнутся из-за дополнительного веса на них. Я полагаю, что если вы запитаете диполь лестничной линией, вы сможете использовать все 12 метров.

Но как заставить антенну работать на нескольких диапазонах? Нам нужно как-то сделать провод длиннее и короче, чтобы он резонировал на нужной частоте. Мы могли бы использовать антенный тюнер, чтобы это произошло, и лично у меня есть тюнер LDG IT-100 — он удобен для мобильного использования, поэтому вам не нужно физически настраивать антенну.

, однако, имеют свои принципиальные недостатки. Во-первых, они на самом деле не «настраивают» антенну. Они сделают так, чтобы импедансы точек питания совпадали, но вы все равно будете работать с антенной, которая неэффективна на этой частоте. Во-вторых, более дешевые и меньшие по размеру, как правило, имеют ограничения по мощности, особенно при согласовании с плохими антеннами. IT-100 ограничен всего 30 Вт для режимов «постоянной несущей», тогда как 7100 способен на 100 Вт.

Но если мы строим антенну с нуля, почему бы просто не выбрать правильную частоту?

Связанный диполь — это простая концепция. Это диполь, из которого вы можете добавлять и удалять части, чтобы получить нужную длину.

По сути, вы начинаете с создания перевернутой V-образной антенны для самой высокой частоты, на которой вы хотите работать. Используйте калькулятор, подобный этому, чтобы рассчитать длину перевернутой буквы V. Отрежьте антенный кабель примерно на 0,6–1,0 м длиннее, чем указано в нем, установите антенну и проверьте КСВ на нужном диапазоне. Снимите его, отрежьте немного короче, помня, что вы не сможете отрезать его дольше, если отрежете слишком много! Повторяйте до тех пор, пока КСВ не станет приемлемым на целевом диапазоне, добавьте нужные разъемы и продолжайте.

Я не совсем уверен, почему это произошло, но все наши элементы вышли примерно на 5-6% длиннее, чем должны были быть, по расчетам калькулятора — выгодно обрезать длинные, а потом укорачивать. ..

В этом используются разъемы Anderson Powerpole, потому что в то время это казалось хорошей идеей. Они способны работать с высоким напряжением, легко обжимаются и легко подключаются и отсоединяются.

Продолжайте создавать дополнительные сегменты, пока не достигнете самого низкого диапазона, на котором хотите работать. Эта антенна способна работать на 40 м, 30 м, 20 м и 15 м. 10 м был пропущен, потому что его характеристики распространения в настоящее время не очень хороши из-за того, что он находится в наименее активном солнечном цикле с момента изобретения радио.

С тюнером антенну можно было использовать на диапазонах 17 м, 12 м и 10 м, и, возможно, что-то получить на 80/160 м.

Канал здесь виден несвязанным для работы на более высокой частоте.

FT8 тестировался на всех четырех диапазонах, поддерживаемых антенной. Раньше я был ограничен 40 м и мог проводить QSO только с Австралией/Новой Зеландией (кроме одного с EB2AM), и на этот раз произошла та же история — только получил ответ от VK7AC — с точки зрения КВ-радио, это довольно много по соседству.