Калькулятор J антени. Дводіапазонна J-антена на високочастотні KB діапазони Калькулятор j антени

В. Марков
Радіохоббі 6/2003

КВ антени

J-антена, її схема та конструкція описані неодноразово у друку. Ця антена в основному застосовується на діапазонах УКХ і на високочастотних КВ-діапазонах. Якщо узгодити чвертьхвильовий шлейф з коаксіального кабелю з урахуванням його коефіцієнта укорочення, то її можна застосовувати і на довгохвильових KB діапазонах. Схема такої антени, розміщеної горизонтально, показано на рис. 1.

Для кріплення кабелю, дроту та розтяжок застосовуються планочки з ізоляційного матеріалу, наприклад, з текстоліту, товщиною 2-3 мм (рис.2).
Місце підключення кабелю живлення знаходиться на 1/8 частини (А-Б на рис. 1) узгоджувального кабелю (шлейфу), рахуючи від закороченого кінця, для 50-омного кабелю і на 1/7 частини - для 75-омного. Причому узгоджуючий шлейф та кабель живлення одного типу. У точці В обплетення на кінці кабелю на відстані 1 см загорнуто на зовнішню ізоляцію кабелю та обмотано ПВХ ізолентою. Довжина випромінювача L антени спочатку розраховується для потрібного діапазону, а потім уточнюється при налаштуванні за допомогою ГІР (GRID-DIP-METER).

Після виготовлення антени всі паяння та відкриті частини обплетення обмазуються пластиліном або герметиком. У таблиці наведено розміри антени для всіх KB діапазонів (довжина шлейфу дана для кабелю з поліетиленовою ізоляцією). Полотно антени та узгоджуючий шлейф мають бути на одній прямій.

Полотно антени виготовляють із подвійного мідного дроту 01 мм у загальній ізоляції типу «локшина» з відстанню між проводами 2-3 мм. Обидва дроти на кінці зачищають на відстані 1 см, скручують і спаюють разом, а потім підпаюють до «зірочки». Після цього «локшину» обмотують навколо вудки, не допускаючи її перекручування.

Для антени на 20-метровий діапазон спочатку намотують провід з кроком 2 см на відстані 180 см, потім з кроком 4 см на відстані 80 см, потім з кроком 10 см - 60 см, а потім провід довжиною 240 см просто розташовують уздовж вудки. При намотуванні через кожні 50 см провід зміцнюють ПВХ ізолентою.

Потім вудку з намотаним випромінювачем ставлять вертикально на землю (дах будинку), приєднують ГІР до спаяних разом так само як і біля «зірочки» кінців «локшини» і вимірюють fPE3.

Якщо резонанс нижчий за частотою - вкорочують провід, якщо вище - подовжують, домагаючись fPE3=14100...14120 кГц. Після підйому антени на робочу висоту резонанс практично не йде. Таким чином, на вудку довжиною 5 м намотаний провід з електричною довжиною Х/2 та реалізована антена у вигляді укороченого напівхвильового диполя.

Тепер приєднують до полотна антени узгоджувальний кабель за розмірами таблиці з відведенням для підключення кабелю живлення. Вудка кріпиться до щогли на відстані 20-30 см від кінця і не вимагає розтяжок. КСВ у антени був по 1,1...1,2 на 14000 та 14350 кГц, а на 14120 - 1,05.

Переваги J-антени: широкосмуговий, простота конструктивного виконання, не вимагає противаг.

Нестача -однодіапазонність.

Для радіоаматорів, що мають LW із довжиною 81-84 м, можна рекомендувати узгоджувати її за допомогою коаксіальних шлейфів із розмірами, взятими з таблиці. Але перед цим слід переконатися за допомогою ГІР або вимірника імпедансу, що LW має на необхідних діапазонах максимальний вхідний опір, тобто. її електрична довжина кратна Х/2.

Пропонуємо нескладний варіант дводіапазонної KB J-антени, випробуваної на діапазонах 21 та 28 МГц. Авторам давно хотілося практично перевірити таку антену у роботі. Віктор, UA6G, взяв на себе розробку та виконання механічної конструкції, а Володимир, UA6HGW, зробив необхідні розрахунки та провів налаштування антени.

У KB і УКХ діапазонах широко використовують різні вертикальні штирьові антени. Причому найчастіше застосовують чвертьхвильові вертикальні вібратори із системами противаг або «штучної землі», завдяки яким ці антени і працюють, будучи, в принципі, аналогами напівхвильового вібратора. На жаль, виконати якісну систему «штучної землі» чи противаг не так просто, А неякісна система різко знижує ККД антени загалом. Тим не менш, антени типу Ground Plane користуються у радіоаматорів великою популярністю. При цьому багато хто приділяє увагу лише якісному виконанню самого чвертьхвильового випромінювача і, у зв'язку з нестачею площі для розміщення повноцінної системи заземлення», часто не звертають уваги на «землю», використовуючи різні сурогатні системи противаг або заземлення. Необхідно зробити застереження, що у УКХ діапазоні такої проблеми практично немає, т.к. основу антени та противаги можна підняти на достатню висоту, що дозволяє розмістити систему, розраховану для роботи навіть на найдовших метрових хвилях.

Якщо площі для розміщення антен інших типів недостатньо, то для високочастотної ділянки діапазону KB краще використовувати вертикальний напівхвильовий вібратор, що живиться з нижнього кінця і встановлений без розтяжок. Для узгодження його високого опору з низьким опором фідер використовують різні узгоджувальні пристрої- як резонансні, і широкосмугові. Один з найбільш відомих і простих способівузгодження – за допомогою чвертьхвильового трансформатора опорів. Причому розрізняють два способи живлення за допомогою такого трансформатора. послідовний та паралельний.

При послідовному харчуваннівикористовується чвертьхвильова лінія, яка може бути виконана у вигляді повітряної лінії або лінії із твердим діелектриком. Найчастіше для цього використовують симетричні лінії. Недолік цього способу живлення – необхідність встановлення на нижньому кінці вібратора ізолятора, що на KB діапазонах викликає конструктивні труднощі та знижує надійність конструкції.

При паралельному харчуваннінижній кінець лінії трансформатора, який іноді називають шлейфом, можна закорочувати з вібратором і заземлювати, що конструктивно зручніше, т.к. дозволяє відмовитись від застосування громіздкого опорного ізолятора. Точки підключення фідера в цьому випадку вибирають вище, на заздалегідь розрахованій відстані від нижнього кінця лінії, яку потім уточнюють у процесі налаштування антени мінімуму КСВ. Це ускладнює налаштування антени і звужує смугу робочих частот, а також вимагає застосування додаткових заходів для зниження антенного ефекту фідера.

В обох випадках хвильовий опір лінії чвертьхвильового трансформатора повинен бути правильно розрахований і однаковий на її протязі. Класичною J-антеною найчастіше називають саме таку конструкцію. У неї довжина основного вертикального елемента – випромінювач плюс лінія – складає 3/4Lamda*К,
де До- Коефіцієнт укорочення, що залежить від зміни та поперечних розмірів цих елементів.

Як показав досвід, ці розміри можуть бути різними для різних ділянок випромінювача та лінії.

Радіоаматори найчастіше використовують J-антени в діапазоні УКХ та високочастотної частини KB діапазону, де їх конструкції, володіючи необхідною міцністю, не надто складні та громіздкі.

Основний вертикальний елемент 1 (рис.1) - заземлена щогла, яка також служить випромінювачем, виконана з трьох сталевих труб різного діаметру, з'єднаних за телескопічним принципом. Труби ланок були точно підібрані діаметрами так, щоб вони щільно входили один в одного. Довжина труб була обрана з таким розрахунком, щоб кінець однієї заходив до іншої на відстань, достатню для того, щоб вся конструкція антени міцно трималася і не гойдалася без розтяжок. Тому точну довжину всього вертикального елемента в зборі вказати важко, але вона, за нашими розрахунками, виявилася не менше 12 м. Нижня труба - основа антени довжиною близько 5 м і зовнішнім діаметром 90 мм - була встановлена ​​на рівні землі на бетонній основі всередині невеликого приміщення і виходила через отвір у плоскому залізобетонному даху 6, який електрично з'єднаний з контуром заземлення. Після збирання системи у вузлах з'єднань труби кріпилися за допомогою двох гвинтів діаметром 10мм з гайками. Гайки були заздалегідь надійно приварені до зовнішньої поверхні на кінці труб у площині, перпендикулярній площині розташування узгоджувальних елементів 2. Гвинти 7 вкручували в гайки, затискаючи основу труби наступної ланки.

Елементи 2 узгоджувальних повітряних ліній виконані із сталевої труби діаметром 0,5 дюйма для діапазону 21 МГц та оцинкованого прутка діаметром близько 8 мм для 28 МГц. У зв'язку з тим, що елемент 1 і 2 елементи 2 довелося виконати різного діаметра, деяку складність викликав попередній розрахунок розмірів випромінювачів і повітряних ліній, т.к. при такій конструкції коефіцієнти укорочення будуть різними не тільки для різних діапазонів відповідно до частоти, але і у зв'язку зі зміною співвідношення діаметрів труб. Тому для розрахунку було обрано кілька різних наближених практичних формул. Вони наведені у табл.1 разом із результатами обчислень.

На нашу думку, у подібних випадках відстань D краще вказувати для повітряного проміжку між елементами 1 та 2, менше якого його робити не слід. Відстань З попередньо взято 0.03 Lamda. Практика показала, що точне значення можна визначити лише після установки конкретної антени на вибрані частоти.

Початковий розрахунок антени було зроблено до роботи на телеграфному ділянці діапазону 21 МГц. Усі розміри для практичного виконання конструкції ми вибрали, виходячи з компромісу між реальними можливостями та розрахунками, які можна було коригувати, перевіряючи за допомогою програми MMANA-GAL. Для забезпечення надійного електричного контакту з верхнього кінця щогли до нижнього були прокладені два мідні провідники з антенного канатика в площині розташування узгоджувальних елементів, які додатково прикріплювалися до кожної ланки за допомогою звичайних плоских хомутиків, що стягуються гвинтами з гайками. Щоб не завантажувати рис.1, на ньому умовно показаний лише один з канатиків 3. На трубках узгоджувальних ліній також бажано закріпити додаткові мідні провідники з антенного канатика або мідного одножильного дроту. При виборі таких конструктивних рішень було враховано схильність деяких громадян до полювання за кольоровим металом, тому більшість основних елементів були виконані зі сталі. Слід врахувати, що при використанні різнорідних металів може виникнути корозія, і як результат - збільшення шумів при прийомі. Тому бажано використовувати метали, розташовані в гальванічному ряду якомога ближче один до одного, або вдатися до додаткових заходів (наприклад, до обслуговування мідних провідників свинцево-олов'яним припоєм та покращення контактів за допомогою паяння). Це стосується навіть дрібних елементів, що використовуються в конструкціях, - до болтів, шайб, гайок і т.п.

У табл.2 наведена частина гальванічного ряду металів, що найчастіше використовуються.

Іншою особливістю конструкції є те, що елементи узгоджувальних ліній довелося виконати зі сталевої трубки та дроту меншого діаметра, ніж вібратор, тобто. негаразд, як рекомендується у літературі. Тому відстань між вібратором і узгоджувальними вертикальними елементами 2 було вибрано компромісне і виявилося дещо меншим за розрахунковий, отриманий за допомогою програми MMANA. Це викликало деякі сумніви щодо можливості отримання гарного узгодження з кабелем живлення. У лініях встановлені ще кілька важливих елементів, які не показані на рис.1, щоб завантажувати його. Це пластини, встановлені для міцності та фіксації повітряного проміжку між вібратором та узгоджувальними лініями. Їх потрібно виконати з ізоляційного матеріалу з хорошими ізоляційними властивостями високих частотах, не втрачає їх під впливом вологості (наприклад, зі склотекстоліту або оргскла, кілька штук для елемента 2 кожного діапазону). Причому нижні пластини можна поєднати безпосередньо з хомутиками 5, а верхні встановити ближче до кінців ліній. Їхнє положення можна змінювати при налаштуванні, фіксуючи металеві хомутики на трубах гвинтами. За допомогою хомутиків 5 можна регулювати точки підключення кабелю, центральна жила та обплетення якого повинні бути надійно з'єднані з ними, найкраще за допомогою паяння. Для полегшення процесу налаштування на узгоджувальних ланках також встановлені рухомі хомутики 4, за допомогою яких можна підбирати повну довжину робочої вібратора антени і довжину узгоджуючих елементів. Після налаштування їх бажано з'єднати з додатковими мідними провідниками 3.

Сумніви викликало питання вибору найкращого варіантупідключення центральної жили кабелю та оплетки. У літературі важко визначити конкретну відповідь, т.к. трапляються різні варіанти, тобто. підключення до узгоджувальних елементів або до основного вібратора, що частіше використовують в діапазоні УКХ. На диво, практично з'ясувалося, що в даному випадкухорошого узгодження можна досягти, тільки підключивши центральну жилу до елементів 2, а обплетення - до вібратора 1.

Процес попереднього налаштуванняантени виявився складним, але, зрештою, успішним. Налаштування здійснювалось за допомогою приладу MFJ259. Потім її результати коригувалися за показаннями КСВ-метра вже за достатньої потужності передавача, і остаточно - за повної потужності у різних ділянках діапазонів.

Так як в антені використовується паралельне харчування, проявилися всі його недоліки. Два 50-омні кабелі фідерів 8 марки РК50-9-12 були прокладені всередині основної щогли, для чого в ній довелося зробити 4 отвори необхідного діаметру. Цього виявилося недостатньо, і на виході з щогли надлишки кабелів довелося згорнути у дві окремі бухти, що дозволило зменшити антенний ефект. Перемикання антени з одного діапазону на інший здійснювалося без будь-яких перемикачів, за допомогою роз'ємів, що не виключає застосування спеціальних коаксіальних перемикачів, механічних або коаксіальних реле.

Антену спочатку виготовили та налаштували в телеграфну ділянку діапазону 21 МГц. Як показала практика, спочатку необхідно підібрати довжину вібратора А1 і В1 лінії, налаштувавши їх на необхідну резонансну частоту за допомогою рухомого хомутика-перемички 4, який фіксується гвинтами з гайками. Це найкраще зробити, використовуючи індикатор резонансу (ГІР) або аналізатор антен (наприклад, MFJ259), якщо до нього є спеціальні додаткові елементи, що дозволяють здійснювати зв'язок приладу з антеною без підключення до неї. Потім треба заздалегідь вибрати відстань С1 - тобто. місце підключення кабелю по мінімуму КСВ на вибраній частоті, регулюючи його хомутиками 5, і скоригувати налаштування більш точно, кілька разів повторивши всі зазначені регулювання.

Після випробування антени на цьому діапазоні, переконавшись, що вона є досить ефективною, ми додали до неї елементи узгодження для діапазону 28 МГц і налаштували систему на цей діапазон тим самим способом. Після того, як налаштували антену для цього діапазону, довелося трохи відкоригувати узгодження на 21 МГц і потім знову перевірити налаштування на 28 МГц. У процесі коригування підстроювання різних діапазонах доводилося повторювати кілька разів. При практичної роботина діапазоні 28 МГц ми також неодноразово переконувалися високої ефективності антени, т.к. при невеликій потужності вдавалося успішно проводити радіозв'язки як із ближніми, і з далекими кореспондентами.

На рис.2 і 3 показана залежність КСВ від частоти, отримана в результаті налаштування для діапазонів 21 і 28 МГц, а на рис.4 і 5 - діаграми спрямованості, отримані відповідно до розрахунків оптимальних варіантів J-антени за програмою MMANA.

Слід зазначити, що хорошій роботі антени, мабуть, сприяв і те що, що поблизу значної відстані був ніяких вищих сторонніх предметів, т.к. іноді її хороша роботанавіть дивувала тим, що далекі кореспонденти давали більш високі оцінки сигналу порівняно зі станціями, що працюють неподалік нашого населеного пунктуі такими, що використовують спрямовані антени і більш потужні передавачі.

Подібну конструкцію, на нашу думку, можна запропонувати і для інших високочастотних діапазонів KB, перерахувавши антену. Ймовірно, до неї можна додати верхню ланку, розраховану для роботи на 144МГц. Приклади подібних комбінованих J-антен у практиці є.

За час використання антени на трансівери потужністю не більше 100 Вт вдалося провести велику кількість далеких радіозв'язків. Це підтвердило, що вона не тільки ефективно працює при передачі, а й забезпечує гарний далекий прийом із низьким рівнем перешкод. Конструкція виявилася міцною і надійною - антена простояла вже понад 5 років і, незважаючи на дуже складні метеоумови, що різко змінюються в нашому регіоні, добре витримала всі випробування.

Публікація присвячується світлої пам'яті авдіївського радіоаматора Миколи US5IMU, який пішов від нас, який свого часу люб'язно надав автору цих рядків матеріал для виготовлення даної антени.

Останнім часом ситуація на ринку радіоаматорських радіостанцій УКХ змінилася на кращий, для нас, радіоаматорів, бік. Сьогодні FM радіостанція на 2-метровий діапазон стала доступною для кожного. З огляду на це стоїть питання, яку антену вибрати радіоаматору, який вперше освоює цей цікавий діапазон? Відповідей можна почути багато, але сьогодні ми зупинимося на всеспрямованій штирьовій антені, зовнішній вигляд якої нагадує англійську букву J. Це антена для початківця, для дачі, для місцевих зв'язків на УКХ.

Фізику роботи цієї антени докладно не розглядатимемо. Хто хоче, може ознайомитися з нею в . Лише відзначимо, що узгодження антени з лінією передачі здійснюється за допомогою чвертьхвильового шлейфу, який еквівалентний котушці індуктивності та ємності.

Отже, переходимо до практичної частини. Схематичний вигляд антени зображено малюнку 1.

Рис. 1. Схематичне зображення J-антени.

Використовуючи формули, наведені на малюнку 1, або скориставшись готовим калькулятором отримаємо розміри антени A, B, C і D.

Для частоти 145,5 МГц:

A = 148.29(см)

B = 49.19 (см)

C = 4.63 (см) (для Rфідера = 50 Ом)

Матеріал - мідь чи алюміній, трубка чи дріт. Що є під рукою. Мною був використаний алюмінієвий провід круглого перерізу діаметром 9 мм. Єдине, треба пам'ятати про коефіцієнт укорочення k, який пов'язує електричну довжину полотна антени з її геометричною довжиною. Чим більша товщина провідника, тим більша ця відмінність. Для того, щоб не помилитися з довжиною антени, рекомендується зробити розмір B трохи більше, а потім відкусити зайве в процесі налаштування.

Налаштування антени проводилося по КСВ метру. У моєму випадку використовувався КСВ метр RS-40, зображений на малюнку 2.

Рис. 2. Покази КСВ метра у режимі передачі.

Центральну жилу кабелю приєднуємо на крокодилах до довгого елемента (A), а обплетення до короткого (B). І починаємо поперемінно включати на передачу, дивлячись на КСВ метр і рухати крокодили, досягаючи мінімуму КСВ на робочій частоті. Увімкнули, подивилися на КСВ метр, вимкнули, пересунули крокодили. У районі 4-6 сантиметрів від перемички має бути мінімум ПКС. Якщо не вдається досягти КСВ близький до 1,1-1,2, варто погратися довжиною B, відкушуючи по кілька міліметрів. Під час вимірювань антену рекомендується покласти між двома спинками стільців, подалі від підлоги, навколишніх предметів, і тим більше металу.

Після налаштування затиснути кабель на болти з хомутами, перевірити, чи не збилося налаштування, а потім залити контакти автомобільним або сантехнічним герметиком.

Через кілька сантиметрів від точки підключення рекомендують намотати фільтр, що є 4-5 витків цього ж кабелю на каркасі, наприклад, від 10 кубового шприца. Це дещо зменшить затікання ВЧ струмів на обплетення кабелю та знизить можливі перешкоди ТБ.

Кабель можна використовувати будь-який 50-омний. У моєму випадку це маленький шматочок метра 3-4 тонкого RG-58U від точки підключення антена до балкона, а далі через роз'єм близько 25 метрів товстого RG-8. Зауважу, що чим товстіший кабель, тим, як правило, менший його коефіцієнт загасання. Чим тонше – тим втрати корисного сигналу більше. З довжиною кабелю подібна ситуація, чим довше кабель від антени до трансівера, тим більше будуть втрати корисного сигналу. Іншими словами, для мінімізації втрат у кабелі намагаємося дотримуватись правил « чим кабель товстіший і коротший, тим краще».

Фотографія моєї антени зображена на малюнку 3. Варто вже другий рік, пережила всі урагани, пориви та зледеніння.

Рис. 3. Зовнішній вигляд j-антени на щоглі 5 поверхового будинку. Фотографувалося знизу.

Література

1. Карл Ротхаммель: Антени. Том 2. Видання 11. Видавництво Лайт ЛТД., 2007, стор 103.

Олександр US6IGL

Ексклюзивно для журналу РАДОН

Ідея використати підручні засоби у виготовленні «польових та похідних антен» на 145 та 50 МГц прийшла під час відпочинку в Криму, в горах біля селища Орджонікідзе. Як завжди 8-10-й день плавання в морі стає для мене критичним, і погляд майже завжди зупиняється на прилеглих пагорбах і висотках типу Кара-даг, яких пристойна множина в районі «Двоякорної» бухти. Час «закритих місць» минув, і поблукати на цих пагорбах заввишки 200-350 метрів одне задоволення (якщо на шиї висить FT-817 YAESU). Все дивно і добре і на штатну гумку, але якщо є зв'язок на 200 км, то завжди хочеться її мати і на 400 км, ну а якщо зачепити Спорадик на 50 МГц, то на морі найкраще дивитися з гори.

Для цього, звичайно, бажано мати повнорозмірну антену, хоч би диполь. Найпростіший вертикальний диполь - J-антена зі стрічкового 300-омного кабелю, яка була описана Bob Orr (W6SAI) і популярна досі. Але постає питання: де знайти зараз такий кабель? Адже якщо згадати, то він застосовувався років 30-35 тому як УКХ антен для перших стаціонарних мовних ЧС-приймачів.

Схема J-антени показана на рис.1, де: А - короткозамкнутий чвертьхвильовий узгоджувальний шлейф, В-А - напівхвильовий випромінювач, С - відстань від короткозамкнутого кінця шлейфу до місця підключення коаксіального 50-омного фідера. Розміри антени можна розрахувати для будь-якого діапазону за формулами:(см)=21502/F(МГц), А(см)=7132/F(МГц), С(см)=571/F(МГц). Наприклад, для 145 МГц - В=148 см, А=49,2 см, С=4,6 см, а для 50 МГц - В=430,1 см, А=142,8 см, С=13,4 см .

Таку антену будь-який бажаючий може виготовити та налаштувати за 1...1.5 години. Для цього необхідно мати монтажний провід перетином 1,5 мм2 і більше у ПВХ ізоляції та достатню кількість пластикових карток, наприклад, від телефонних автоматів. З пластикових карток вирізаються розпірки у вигляді квадратів 30x30 мм (рис.2), у кутах яких свердляться отвори діаметром дроту.

Кількість таких квадратиків заготовляється із розрахунку 2 шт. на 10 см довжини лінії А. З дроту відрізається шматок довжиною А+В+25 мм і збирається антена, як показано на рис.3. На відстані від короткозамкнутого кінця знімається ізоляція на А і В і підпаюється 50-омний кабель. Провід на всіх розпірках та кабель на першій розпірці біля короткозамкнутого кінця фіксуються «хрест - навхрест» ПВХ ізолентою. На цьому основну монтажну роботу закінчено.

Налаштування

Наведені формули для розмірів антени не враховують укорочення у разі застосування дроту з ПВХ ізоляцією, тому, наприклад, при виготовленні антени на 50 МГц її розміри виходять на 2-4 см довші, ніж потрібно. Але це добре, т.к. Можна за допомогою звичайних кусачок дуже точно налаштувати антену.

Як фідер для похідних умов автор зазвичай використовує RG-58, але підійде і фторопластовий РК-50. З 75-омним кабелем КСВ краще 1,2 не отримати, якщо не збільшити розмір на 3-4%.

При першому включенні антена завжди була довшою і будувалася на 48,5-49 МГц при КСВ 1,8-2,5 та підвищеному Rbx. Це підтвердилося під час виготовлення кількох антен. Щоб знизити вхідний опір до 50 Ом, досить було вкоротити розмір А на 3-6 см, і тільки потім підігнати розмір до необхідної резонансної частоти (в даному випадку на 50,110 МГц). Така сама картина спостерігалася і з антеною на 145,3 МГц. Якщо раптом буде застосовуватися не той дріт і з іншою ізоляцією:) або взагалі замість мідного дроту буде використовуватися бі-металевий дріт, а замість карток - платівки зі склотекстоліту, то Rbx може виявитися нижче 50 Ом. В цьому випадку доведеться трохи подовжити розмір А, і лише потім підкоригувати розмір.

Ну а далі ще простіше. Береться вудилище з бамбука або склопластику відповідної довжини (або складається з кількох вудилищ), що виконує роль несучої щогли. До його вершини за ізолятор кріпиться кінець випромінювача J-антени, і ця конструкція піднімається вертикально. На «двійці» з такого антеного зв'язку в радіусі 400 км майже завжди були, в цьому неодноразово переконувалися радіоаматори Донецької, Запорізької, Туреччини та Болгарії.

Але «найкраще – ворог доброму» – неодноразово переконувався автор. Ну не було того року на дачі алюмінієвих прутків для 4-елементного модернізованого малогабаритного прямокутника Моксона, довелося зробити Super J. Для цього до налаштованої як вказувалося вище J-антенне необхідно підключити до верхівки випромінювача ще одне напівхвильове полотно розміром "=В-А. Це полотно підключають через короткозамкнений чвертьхвильовий шлейф довжиною 42 см (для 145,3 МГц), зроблений аналогічно описаному шлейфу для J-антени.

Але ізолятори-розпірки необхідно зробити вже, щоб можна було після виготовлення шлейф звернути навколо ізолятора (рис.4) в кільце, обмотавши його ізолентою. До одного з кінців шлейфу підключають верхній кінець вже налаштованої J-антени, а до другого -новий випромінювач. Уся ця конструкція також піднімається вертикально. Довжина В додаткового випромінювача підлаштовується в резонанс на 145,3 МГц. Все... +2,5 дБд до Вашої J-антени забезпечено.

Олександр Каракаптан (UY50N), м. Харків

Радіоаматори широко використовують для роботи на УКХ напівхвильову антену з резонаторним живленням. Узгодження високого вхідного опору напівхвильового випромінювача з відносно низьким опір хвильовим коаксіального кабелю здійснюється за допомогою чвертьхвильового резонатора. Резонатор має високий вихідний опір на своєму кінці, який залежить від конструкції резонатора, та навантаження на його кінці. Уздовж резонатора опір зменшується за синусоїдальним законом, від максимального на його кінці, до нуля на дні резонатора. Це дозволяє використовувати для живлення напівхвильової антени, підключеної до кінця чвертьхвильового резонатора коаксіальний кабельбудь-якого хвильового опору.

Чвертьхвильовий резонатор, що забезпечує узгодження напівхвильової антени з коаксіальним кабелем, часто виконується з двопровідної лінії. Така побудова спрощує конструкцію антени та полегшує її налагодження. Напівхвильова антена з резонаторним харчуванням на вигляд нагадує латинську букву «J». Внаслідок цього в різній радіоаматорській літературі цю антену часто називають J-антена.

Слід зазначити, що «J» антена з'явилася у світі в середині двадцятих років ХХ століття. Спочатку вона використовувалася для роботи на коротких хвилях. Приблизно до 50 років, J-антена ще використовувалася у професійному радіозв'язку. У наш час ця антена використовується лише радіоаматорами. Радіоаматори розробили безліч різних конструкцій J антени, які можуть бути використані як для польової роботи, так і для стаціонарних антен. У цьому розділі ми розглянемо антени, що найбільш використовуються радіоаматорами «J».

Проста J-антена

Проста J-антена з безпосереднім підключенням коаксіального кабелю до чвертьхвильового резонатора показана на рис. 1. Як відомо, класична J - антена має довжину випромінюючої частини "А" рівну L/2. Ця частина являє собою напівхвильовий вібратор. Вхідний опір напівхвильового вібратора з будь-якого його кінця високий, і залежно від практичної конструкціївипромінювача, може становити близько тисячі ом в діапазоні 145 МГц. Для живлення J-антени використовують підключення коаксіального кабелю до частини чвертьхвильового резонатора "В".

Малюнок 1. J-антена з безпосереднім підключенням коаксіального кабелю до чвертьхвильового резонатора

Це найбільш поширений спосіб живлення J-антени. Він часто використовується при побудові стаціонарних J-антен виконаних з товстого дроту. На кінці коаксіального кабелю має бути встановлений високочастотний дросель. Це необхідно для запобігання випромінювання обплетення коаксіального кабелю, і для усунення впливу обплетення коаксіального кабелю на роботу чвертьхвильового резонатора. 50 мм, як показано на рис. 2. В даний час радіоаматори вважають за краще використовувати як високочастотний дросель 10-20 феритових кілець, одягнених на коаксіальний кабель у місці живлення J-антени, як це показано на рис. 3. Магнітна проникність цих феритових кілець некритична.

Малюнок 2. Простий ВЧ – дросель

Малюнок 3. ВЧ - дросель на основі феритових кілець

Підключення коаксіального кабелю до антени під час налаштування можна досить легко зробити за допомогою "крокодилів", як це показано на рис. 4 і знайти оптимальні точки підключення коаксіального кабелю.

Рисунок 4. Визначення точок підключення коаксіального кабелю

Але насправді не все так просто! Радіоаматори, які виконували J – антени, знають, скільки праці та часу потребує визначення точки підключення коаксіального кабелю до резонатора. Здається, що антена вже налаштована, і зсув точки підключення кабелю має призвести до поліпшення КСВ антени, а на практиці відбувається зворотне!

Підключення коаксіального кабелю до чвертьхвильового резонатора засмучує останній щодо його початкової чи розрахункової частоти налаштування. Це зменшує ефективність роботи "J"-антени, що призводить до збільшення КСВ у фідері харчування. Для усунення цього явища необхідно проводити підстроювання чвертьхвильового резонатора в резонанс на остаточному етапі налаштування антени. Насправді це викликає певні труднощі. У результаті, часто J-антена має КСВ у фідері живлення в межах 1,5:1, хоча, при ретельному налаштуванні цієї антеної системи, реально досягнемо КСВ у фідері живлення антени 1,1:1.

Наприкінці J - антени, навіть за потужності радіостанції 0,5 Вт, буде висока напруга, достатнє, щоб викликати опік, тому необхідно вжити заходів щодо запобігання випадковому торканню до кінця антени. Можна використовувати J - антени довжиною кратної L/2, L, 1,5L, 2L. Під час експериментальної перевірки виявилося, що застосування антени завдовжки? збільшує силу сигналу порівняно з напівхвильовою J-антеною на 1,5 дБ, а при використанні антени довжиною 1,5L сила сигналу зросла трохи більше 2 дБ порівняно з напівхвильовою антеною. У табл. 1 наведені довжини вібратора для виконання J-антени довжиною L/2, L, 1,5L, 2L.

Таблиця 1. Довжини вібратора J – антени довжиною L/2, L, 1,5L, 2L

J - антена може працювати третьої гармоніці, тобто. антена, налаштована для роботи в діапазоні 145 МГц, буде працювати на діапазоні 430 МГц. Це робить її незамінною під час роботи «cross band», наприклад, через репітери або радіоаматорський супутник.

Спрямована J-антена

На основі J-антен можна будувати спрямовані антени. У цьому випадку рефлектор і директор розміщують біля J-антени, як показано на рис. 5 на традиційному їм відстані. Залежно від довжини полотна активної частини J-антени можна використовувати напівхвильові або хвильові рефлектор та директор. Визначення точок живлення чвертьхвильового резонатора для спрямованої J-антени аналогічно як для простої J-антени. На кінці коаксіального кабелю необхідно використовувати високочастотний дросель.

Польова J-антена з комбінованим живленням

При використанні переносної радіостанції з віддалених місць тієї вкороченої антени, яка йде в комплекті з радіостанцією, часто недостатньо ефективної для роботи. У цьому випадку спільно з радіостанцією успішно працюватиме напівхвильова антена, яка не потребує «землі» для своєї роботи і має посилення значно більше (до 10 дБ) порівняно з короткою «гумкою». Польова антена, що використовується спільно з переносною УКХ радіостанцією, повинна легко встановлюватися, легко переноситися, не вимагати додаткового налаштуванняу польових умовах роботи.

Така J-антена може бути виконана з пластикового стрічкового кабелю хвильовим опором 450 Ом. "Земля" чвертьхвильового резонатора припаяна до "землі" антенного роз'єму. Підключення виходу передавача опором 50 Ом до чвертьхвильового резонатора виконано на відстані 67 мм від землі роз'єму. Неробоча жила із стрічкового кабелю витягується, у вершині кабелю робиться отвір, через який прив'язується волосінь. За допомогою цієї волосіні антена може бути розтягнута в просторі, підвішена до гілки, карнизу і т.д. Схема переносний J - антени зі стрічкового кабелю показано на рис. 6. При перенесенні J – антена може бути згорнута, і просто захована до кишені.

Малюнок 6. Переносна J - антена зі стрічкового кабелю

J -антена при виготовленні її точно за розмірами не вимагає налагодження, і ефективно працює в УКХ діапазоні 145 МГц з низьким ПВВ. J - антену можна підключати до трансівера через коаксіальний кабель хвильовим опором 50 Ом. Зв'язок виходу передавача з чвертьхвильовим резонатором у цій антені комбінований. Вона здійснюється через магнітне поле петлі, так і через підключення до частини резонатора.

За її практичного виконання антени бажано використовувати двопровідну стрічкову лінію хвильовим опором 450 Ом. При використанні лінії з іншим хвильовим опором, можливо, доведеться змінити точку підключення петлі зв'язку до чвертьхвильового резонатора. В даний час у спеціалізованих магазинах можна придбати двопровідні лінії передачі з будь-яким стандартним хвильовим опором.

Для виготовлення J-антени можна використовувати саморобну відкриту лінію. У цьому випадку співвідношення між відстанню щодо її провідником і діаметром проводів, що становлять лінію, повинне дорівнювати 20 (рис. 7). При використанні відкритої саморобної лінії без пластикової ізоляції довжина чвертьхвильового резонатора повинна становити 48 см.

Малюнок 7. Двопровідна лінія передачі

Слід зазначити, коли J -антена виконується з двопровідної лінії передачі в пластиковій ізоляції, то чвертьхвильовий резонатор повинен мати довжину L/4 з урахуванням коефіцієнта укорочення лінії, а вібратор повинен мати L/2 (L і т.д.) у вільному просторі . Неприпустимо залишати другу жилу вільного кабелю біля основного полотна антени, її завжди необхідно видаляти. Інакше ефективність роботи антени зменшиться. Можливе паралельне з'єднання провідників лінії J-антени для виконання вібратора, як це показано на рис. 8. У цьому випадку смуга пропускання антени дещо розшириться. Це спростить налаштування антени.

Малюнок 8. Паралельне з'єднанняпровідників лінії J-антени

J-антена на основі стрічкового кабелю є однією з найпростіших у виконанні та експлуатації. Ця антена дозволять працювати радіоаматорам з альтернативного QTH при використанні переносних радіостанцій.

Стрічкові J - антени

Мною була виконана експериментальна J-антена з алюмінієвої фольги, що використовується для харчових продуктів. Ця антена показала себе ефективною в роботі та нескладною у налаштуванні. Це дозволяє рекомендувати до повторення конструкцію стрічкової J-антени. Опису стрічкової J – антени буде присвячено наступний параграф.

Стрічкова J-антена була виконана за розмірами, наведеними на рис. 9. На широку фольгу, призначену для приготування їжі, наклеєна заздалегідь липка стрічка типу “Скотч”. Потім за допомогою ножиць була вирізана антена відповідно до розмірів, показаних на рис. 9. Після цього полотно антени було ще раз укріплене стрічкою типу "Скотч".

Малюнок 9. Стрічкова J - антена

Секція “А” цієї антени, завдовжки 1 метр, являє собою випромінювач антени. Чвертьхвильовий резонатор, виконаний на секції "В", спочатку був узятий з резонансною частотою трохи більшою за необхідну. Це було зроблено для того, щоб згодом була можливість здійснити його налаштування за допомогою ємнісної пластини. Частина "С", завдовжки 1 метр, являє собою "землю" стрічкової J - антени. Хоча, теоретично, J - антена цілком може працювати без частини "С", отже, без "землі", але її наявність покращує роботу антени. Зміна довжини частини "С" у процесі налаштування дозволяє в невеликих межах регулювати значення КСВ і зрештою досягти малого значення КСВ у фідері живлення антени.

Як відомо, для точного виконання частин антени "А", "В", "С" необхідно знати їх коефіцієнт укорочення. У всіх книгах антени, які були у мене, коефіцієнт укорочення провідників антени був наведений тільки для циліндричного провідника. Стрічкова антена є плоскою антеною, тому до неї не застосовується коефіцієнт укорочення для циліндричних антен. Також залежить коефіцієнт укорочення провідників антени від місця розташування антени, від впливу її у сторонніх провідних предметів. Мною був прийнятий коефіцієнт укорочення стрічкової антени спочатку рівний 1. Оскільки стрічкова антена розташовується в легко доступному місці, її підстроювання здійснюється дуже просто обрізанням частини фольги вібратора. Отже, не потрібно виконувати антену точної довжини з урахуванням коефіцієнта укорочення.

При визначенні точок живлення стрічкової J-антени я спочатку намагався йти традиційним шляхом її налаштування, підключаючи коаксіальний кабель до чвертьхвильового резонатора за допомогою широких крокодилів. Але через деякий час експериментів чвертьхвильовий резонатор антени був остаточно зіпсований "крокодилами", які справді "покусали" фольгу. Варто у зв'язку з цим зауважити, що великі проблеми становить і пайка алюмінієвої фольги, яка б згодом знадобилася для підключення коаксіального кабелю до чвертьхвильового резонатора.

Через деякий час я залишив спроби безпосереднього підключення коаксіального кабелю до резонатора і вирішив застосувати індуктивний зв'язок коаксіального кабелю з резонатором. Дійсно, у багатьох частотно-роздільних УКХ - фільтрах резонаторного типу, встановлених у промислових УКХ – ретрансляторах, використовується індуктивний зв'язок із резонаторами. Чому б і для стрічкової J-антени не застосувати її!

Мною було проведено низку експериментів щодо знаходження оптимальних розмірів петлі зв'язку коаксіального кабелю з чвертьхвильовим резонатором. Опис їхнього проведення зайняло б великий обсяг, тому я наводжу на рис. 10 готову конструкцію петлі зв'язку. На коаксіальний кабель було надіто 10 феритових кілець, які являли собою високочастотний дросель. Цей дросель перешкоджає вивченню обплетення коаксіального кабелю. На практиці це знижує КСВ у фідері антени та полегшує узгодження петлі зв'язку з чвертьхвильовим резонатором. Петля зв'язку була закріплена внизу чвертьхвильового резонатора, що узгоджує, як показано на рис. 11.

Малюнок 10. Петля зв'язку стрічкової J – антени

Малюнок 11. Розташування петлі зв'язку стрічкової J - антени

J – антена з фольги, виконана згідно з рис. 9 була наклеєна на стіну кімнати. Початкове налаштуванняантени полягає у визначенні довжини випромінюючого вібратора (частина антени "А"). Для цього вимірюючи КСВ у фідері антени в місці підключення коаксіального кабелю до передавача, і поступово скорочуючи вібратор антени, досягають мінімального значення КСВ на частоті 145 МГц. Вібратор можна потроху обрізати зверху гострою бритвою, можна просто скочувати його верхній кінець у рулон, як показано на рис. 12. За допомогою укорочення вібратора (частина антени "А") досягають початкового мінімуму КСВ фідері антени. Цей мінімум КСВ може бути лежати в межах 2-3. Не треба боятися цього високого значення КСВ, нам необхідно досягти лише його мінімуму.

Малюнок 12. Укорочення вібратора скачуванням

Наступний етап налаштування антени - підстроювання чвертьхвильового резонатора в резонанс на частоту 145 МГц. За допомогою шматочка фольги, наклеєного на скотч, як роблять підстроювання резонатора. Фольга відіграє роль настроювального конденсатора резонатора. Чим ближче до вібратора антени цей шматочок фольги, тим більшу ємність він вносить у резонатор, і тим нижча його частота налаштування. Чим ближче до дна резонатора шматочок фольги, тим меншу ємність він вносить у чвертьхвильовий резонатор, і тим вища його частота налаштування. Реально, за допомогою цього шматочка фольги можна змінювати частоту налаштування резонатора щодо широких межах. На рис. 13 показаний процес налаштування чвертьхвильового резонатора.

Малюнок 13. Процес налаштування чвертьхвильового резонатора

Переміщенням фольги вздовж резонатора домагаються мінімуму значення КСВ у фідері антени. Це досить легке підстроювання антени, вона не викликає труднощів. Шматок фольги рухають за допомогою довгої діелектричної палиці, яку він спочатку прикріплений. Знайшовши точку положення настроювального шматочка фольги на резонаторі відповідного мінімального значення КСВ у фідері, за допомогою скотчу приклеюють цей шматочок фольги на цьому місці резонатора.

За допомогою налаштування чвертьхвильового резонатора в резонанс легко вдається досягти зниження КСВ у фідері антени від початкового значення 2-3 до значення, що лежить в межах 1,5. Потім невеликим згинанням куточків фольги, як показано на рис. 14, подальшим невеликим зміною довжини вібратора антени, і зміною довжини земляного вібратора "С", досягають подальшого зниження КСВ. Залежно від бажання і завзятості радіоаматора, легко можна досягти значення КСВ у фідері в межах 1,2:1. Може, для зниження КСВ доведеться трохи змінити положення петлі зв'язку коаксіального кабелю з чвертьхвильовим резонатором або трохи змінити її розміри. Але це можливо лише в тому випадку, якщо є бажання досягти значення КВВ в кабелі практично близького до 1:1.

Малюнок 14. Підстроювання чвертьхвильового резонатора

Після повного налаштуванняантени, довжина частини "А" дорівнювала 85 см, довжина частини "С" дорівнювала 87 см. Настроювальний шматочок фольги розташовувався на відстані 23 см від дна чвертьхвильового резонатора. КСВ антени був 1,2:1, смуга роботи антени зі збільшенням КСВ до 1,6:1 становила від 142 МГц до 146 МГц. Антена забезпечувала чудову роботу, більшу дальність зв'язку порівняно зі штатною антеною УКХ радіостанції.

Стрічкова антена може бути заклеєна шпалерами, у цьому випадку вона буде повністю невидима сторонньому спостерігачеві. Для роботи спільно з цією антеною петлю зв'язку можна розташовувати в попередньо визначеному місці.

Антена з фольги може розташовуватися на горищі. Вона може бути просто підвішена за верхній кінець вібратора. Антена може бути використана і для роботи у польових умовах. В цьому випадку коаксіальний кабель може проходити вздовж "земляного" вібратора. Якщо фольга антени з обох боків буде обклеєна скотчем, то антена буде механічно міцною, захищеною від погодних впливів, конструкцією. У цьому випадку антену можна використовувати під впливом атмосферних умов. У цій конструкції J-антени мною був використаний коаксіальний кабель хвильовим опором 50 Ом.