Комплекс антенн на 20/40/80метров

Начало большого пути.

Из приобретенных антенн 6 эл. на 20 м в виде эксперимента был по-ставлен стек из двух антенн (см. фото), однако хотелось также проводить QSO и на других любительских диапазонах.

Да и 20-ти метровая армейская ферма со своими оттяжками и фундаментными блоками явно не гармонировала с затеей супруги посадить розы и устроить газон перед дачным домиком. Быстро продаю телескопическую ферму и одну 6эл. антенну. А на освободившемся месте тихо распускаются цветы и зеленеет газон. В семье наступили благодать и затишье.
Тем временем свариваю новую мачту и размещаю её в конце участка, подальше от глаз супруги. Потихоньку приучаю ее к мысли, «что я не колхозник», и, что красивые, высокие, многоэлементные антенны гар-монично вписываются в пейзаж дачного участка… Компромисс найден!
Дополнительно приобретаю 3 эл. яги на 40 м и устанавливаю на 12 метровую мачту, сначала антенну на сороковку, затем на 2 м выше на двадцатку. При этом траверса двадцатки используется для поддержки длинных элементов сороковки. Все это вращается и легко монтируется. Но где поместить антенну на 80 мет-ров?Почему Inverted V (Inv V)?
В настоящее время КВ антенна Inverted V (перевернутая V), которую российские радиолюбители по-деревенски окрестили «инвертером», достаточно хорошо известна и используется подавляющим большинст-вом обычных радиолюбителей для проведения связей на НЧ диапазонах. Это — простая в изготовлении и уста-новке антенна с круговой диаграммой направленности. Представляет собой полуволновый диполь, расположенный в вертикальной плоскости под углом 90 градусов, точка питания поднята вверх, а концы вибратора опущены к земле, что позволяет обойтись при установке антенны одной мачтой опоры для средней части ан-тенны. Было предложено много модификаций антенн Inverted V, я же решил провести эксперименты, вращая один элемент, построить вращаемую 2-х элементную антенну, применить различные способы фазирования элементов.Установка антенны на диапазон 80 метров.
Имея две антенны на 20 м и 40 м с длиной бумов по 18 м, я решил сделать на их основе третью конструкцию (2 эл. IV на 80 метров) и установить ее над существующими системами. Бумы антенн были объединены в пространственную конструкцию с помощью вертикальных фибергласовых стоек высотой 11 метров. Стойка стояла на буме сороковки и через 2 метра дополнительно поддерживалась бумом двадцатки. Вверху на этой стойке закреплен центр Inv V, элементы которой были растянуты за концы директора яги на 40 метров (директор дополнительно был удлинен на 1,5 метра диэлектрической вставкой) и далее свободно свисали вниз на 1,5-2 метра. Появилась возможность оценить эффективность работы вращающегося «изогнутого диполя». Полученная прибавка в усилении 3 дБ при направлении антенны на корреспондента обнадежила, но особо не впечатлила. Устанавливаю вторую стойку на рефлекторе, в итоге получилась поворотная антенна 2 элемента Inv V на 80 метров с расстоянием между элементами 18 метров. Получен прирост F/B до 7-8 дБ и увеличилось подавление излучения вбок, которое, в зависимости от типа применяемой корреспондентом антенны, составляло 8-9 дБ. Однако характеристики антенны были нестабильны, регулярно отгорали концы диэлектрических вставок в пассивные элементы волнового канала на 40 м. Пришлось антенну демонтировать. Хорошо думается в деревенской тиши без восьмидесятки. Озарение пришло неожиданно: удлиняющие вставки китайского производства, а значит,… Антенну восстанавливаю, с заменой удлиняющих изолированных вставок на качественные, проверяю параметры — они стали стабильны, и переключение на эту антенну постоянно давало прибавку 1,5 – 2 балла!
На участке тем временем были установлены 16-ти метровый вертикал DL2KQ на 30/40/80/160м и экспоненциальный вертикал UA1DZ. Поэтому не всякая птица теперь пролетит над моим участком, альбатросу тут вообще делать нечего, местные вороны стороной облетают «двигающиеся металлические палки», только бесстрашные юркие воробьи шныряют!
В общем, есть еще антенны для сравнения, но результаты испытаний и повседневной работы не при-водят к однозначному выводу, какая из антенн работает лучше: то вертикал DL2KQ работает бесподобно, то 2 элемента на 80 м выигрывают, иногда спонтанно возрастает уровень шума до 9+5 дБ, на все антенны прием затруднен, и приходится переходить на приемные антенны: K9AY, либо на антенну Бевериджа.
Эксперименты были продолжены и после установки на расстоянии 1/8 длины волны второго, аналогичного первому, вертикала. Осуществил возможность на передачу и прием работать на 3 антенны: 2 элемента Inv V, одиночный вертикал, система из двух фазированных вертикалов. Соотношение F/B у последних до-ходило до 4 баллов, однако, присутствовал «шумный» и некомфортный прием, узкий лепесток диаграммы, кроме того напрочь пропал прием станций с боковых направлений. А места для установки третьего вертикала уже нет, только если снести дом. Hi-hi! Сравнение всех конструкций однозначно показало преимущества 2-х элементов Inv V. Поэтому вскоре один из вертикалов был демонтирован и передан в хорошие руки Олегу RK3DY.

Новые решения.
Эксперименты с двумя элементами Inv V были продолжены. Для увеличения подавления вперед-назад размеры элементов были скорректированы, сами элементы зафазированы аналогично антенне HB9CV. Прирост F/B до 10-11 дБ, но из-за сильного влияния элементов не удавалось добиться приемлемого подавления вбок. В результате экспериментов применил решение, описанное Владимиром Приходько, EW8AU (http://www.qrz.ru/schemes/contribute/antenns/ew8au/active.shtml). Элементы антенны не только остались зафазированы, но и были развязаны с помощью восьмиполюсника, т. н. гибридного кольца (гибридное кольцо позволяет поглощать мощность рассогласования).

Гибридное кольцо можно было изготовить на основе дискретных радиоэлементов, но из-за отсутствия элементов на предполагаемую мощность эксплуатации пришлось изготовить кольцо из коаксиального кабеля, ушло примерно 150 метров РК-75.
Выбор конструкции антенны.
Выбор данной конструкции обусловлен особенностью моего QTH – дом на высоком берегу реки Нары, практически со всех сторон хорошо обдуваемый сильными ветрами. В связи с этим об-стоятельством, “соплестрои” и «однодневные» конструкции были неприемлемы. Конструкция антенны должна быть гибкой, чтобы она могла демпфировать мощные динамические перегрузки с обязательным растягиванием несущих бумов и элементов (нормальным такелажем). Полагался я и на свой богатый опыт профессионального строителя. Кроме того, хотелось сделать несколько эффективных антенн и расположить их на одной мачте.
Особенности конструкции антенны. Конструкция мачты:
Первым вопросом было — где взять прочную мачту, на которой бы все эти антенны стояли? Обычно в таких случаях радиолюбители используют унжу. Вторым вопросом было – где пенсионеру на отдыхе взять 100 000 рублей для ее приобретения? И тут опять подсказка пришла от жены — … «Паша, хотя ты и не стал колхозником, но ты и не перестал быть радиотиком — самоделкиным!»
Самодельная мачта представляет собой ферму высотой только 12 метров. На шарнире она с помощью падающей стрелы целиком, в сборе, опускается к земле, где проводится монтаж 1-го элемента Inverted V.

Затем мачта c антеннами устанавливается вертикально, и антенна яги разворачивается на 180 граду-сов. Далее с помощью падающей стрелы мачта повторно опускается к земле, где проводится монтаж 2-го элемента, затем мачта окончательно устанавливается в рабочее вертикальное положение. Коробчатая конст-рукция мачты имеет сечение 50х60см (разница в размерах сделана для того, чтобы мачта лучше работала на изгиб при подъеме и опускании). Кроме 4-х оттяжек мачты используются еще две оттяжки по оси шарниров в основании мачты, они удерживают антенну от падения в сторону при опускании. Падающая стрела имеет два троса, один к вершине, другой к середине мачты, что позволяет разгрузить мачту от изгиба при подъемах. В сварной конструкции не предусмотрены диагональные элементы, это позволяет самой мачте при порывах ветра и резкой остановке работать почти как торсион. Фундамент облегченный свайного типа работает на сжатие и на сдвиг.

Размеры элементов антенны составляют:

• Длина элементов для Fр=3,650 мГц составляет 39.5 метров 2 мм провода;
• Высота элементов над поверхностью земли: точка запитки – 23 м, концы элементов нахо-дятся на высоте 11 метров;
• Элементы разведены в стороны дополнительной установкой на пассивные элементы яги 40-метрового диапазона диэлектрических вставок, расстояние между концами элементов составляет 26 метров;
• От каждого элемента антенны идет 28 метров РК-50 (1/4 L), далее 84 метра РК-75 (1,5 L);
• На гибридное кольцо ушло 150 метров РК-75.

Полученные результаты.
Измеренные параметры при настройке антенны полностью совпали с результатами, полученными при повседневной работе в эфире.
Усиление антенны составило 4-5 дБ, подавление вперед/ назад составило 15 дБ, подавление впе-ред/вбок – до 30 дБ. Ширина лепестка диаграммы направленности составила 60 градусов. Так, при работе 6 января 2011 г. с UA0LWI уровень его сигнала был 59+10дБ. При повороте антенны на 130 градусов сигнал уменьшался до 55.
Антенна с примененным согласованием показала замечательные результаты при проведении повседневных связей. Теперь диапазон 80 метров практически не бывает пустым! В конце декабря у меня в гостях побывал Игорь RK3FY. Его поразило наличие большого количества станций 6-го района и Украины с громкими сигналами в 14 МСК до 59 + 20 дБ! Он еще больше удивился, когда через 20 минут из дома он услышал всего несколько корреспондентов из 3 района с уровнем 4–5 баллов на той же восьмидесятке!
Диапазон 80 метров в Подмосковье с наступлением темного времени суток сильно перегружен сигналами мощных станций 3-го, 6-го районов России и близкой Украины. Ранее на вертикал тоже работал со станциями 9-го и 0-го районов, но прием всегда был затруднен, часто приходилось извиняться перед корреспондентом и надеяться на лучшее прохождение либо лучшую помеховую обстановку. Теперь работа на диапазоне 80 метров стала приносить истинное удовольствие!
Появился направленный вызов. Зовешь восток – сразу один за другим начинают подходить корреспонденты с востока. Когда антенна разворачивается на юг — в журнал быстро заносятся позывные 6-го района и Луганской, Донецкой, Харьковской областей. Причем корреспонденты всегда отмечают, что принимают очень громко.
За свою долгую многолетнюю радиолюбительскую жизнь я научился достаточно уверенно разговаривать на башкирском, татарском, узбекском языках, со словарем разговариваю на аварском, чеченском языках, после 100 граммов понимаю таджикский язык. Поэтому теперь на направленный вызов ко мне постоянно подходят станции бывшего 8-го района, с которыми мы проводим интересные связи. Так, 2 декабря 2010 г., за неполных 50 минут в журнал записал 14(!) UK8 из 6-ти областей Узбекистана!
Антенна имеет еще одну особенность – значительное снижение шумов, эфир становится «прозрачным», проявляется «слоевой» эффект, когда на одной частоте одновременно слышишь мирно беседующих кумовьев из 6-го района, корреспондентов из «ближней» Европы и дающую общий вызов станцию из 9-го района!
В ноябре и декабре 2010 г. проведены связи с корреспондентами всех континентов мира. В пайлапе телефоном сработал с PY и VK7. На общий вызов подходили американцы, причем Евгений RK3FQ уверял, что на 80 метров никогда их не слышал с такими уровнями! Есть в активе QSO с EA8, JA, HL1. В активе QSO с RK0BWW/0, UA0LWI, UA0DT, RA0JFH, RU0UBI, UA0FBC. Десятки QSO с EX8, UK8, UA0S,UA0W,UA0A.
Часто в группе стал работать со станциями из 0-го района.
Теперь стало возможным слышать корреспондентов, работающих минимальной мощностью и на суррогатные антенны! Часто прошу QRP станции перейти QRPP, принимаю их работу на сто милливатт, и, что удивительно, в этот момент, присутствующий на частоте народ, не ставит помехи! Таки всем становится интересноооооо!
Я благодарю свою жену Ларису за ее терпение, Евгения RK3FQ за активное участие в монтаже, строительстве, настройке антенны, Николая RN3DCO за активную помощь в снабжении материалами, монтаже ан-тенны и блоков, Виктора Николаевича RU3FA, Сашу RZ3DN, Сашу RZ3DLF, Володю UA3DFK, Виктора RV3DME за советы, помощь в многочисленных опусканиях, подъемах антенны, Виталия RV3FT и своего сына Федора за помощь в написании данной статьи, Игоря RO3DX за помощь в испытаниях построенной антенны.
Павел Шпагин-RZ3AL