Самодельные КВ и УКВ антенны: конструкции, согласование и полевой опыт

Классический диполь и Inverted V из подручных проводов

Для коротковолновых диапазонов 7, 10 и 14 МГц эффективным решением является полуволновой симметричный диполь

. Полная длина классического диполя равна половине длины волны, а каждое плечо составляет четверть волны. Например, на диапазоне 20 метров (14 МГц) длина волны составляет около 20 м, соответственно, общая длина полотна антенны равна 10 м (по 5 м на каждое плечо). Из-за коэффициента укорочения (КУ) провода отмеривать заготовки рекомендуется с небольшим запасом под последующую настройку.

Для изготовления полотна часто применяется медный электрокабель сечением от 1 до 2,5 мм² (или расплетенный полевой провод П-274). Снимать изоляцию с провода нет практической необходимости. По краям полотно крепится через изоляторы и оттяжки. В походных условиях удобна конфигурация Inverted V («перевернутое V»): центральная точка поднимается на мачту (например, на удилище длиной 6–8 метров), а концы лучей растягиваются под углом к земле. Участники подтверждают высокую эффективность многодиапазонных Inverted V, запитанных единым коаксиальным кабелем с установкой запорных дросселей (по 8–9 витков кабеля на ферритовом кольце) сверху и снизу фидера.

Влияние высоты подвеса и земли на характеристики антенны

Практические замеры показывают, что близость подстилающей поверхности существенно сдвигает рабочие параметры антенны. При тестировании наклонного луча из полевки длиной 66 метров (одно плечо поднято на 5-метровую удочку, второе лежит на земле) резонанс сместился вниз: с расчетных 2,2 МГц до фактических 1,80–1,84 МГц

. Входное сопротивление на этой частоте составило порядка 100 Ом вместо теоретических 73 Ом для свободного пространства .

Чем ближе полотно антенны расположено к земле, тем выше задирается диаграмма направленности в зенит. Это делает низко подвешенные антенны пригодными для зенитного излучения (АЗИ) и ближней связи (до 150–300 км), но снижает их эффективность на сверхдальних трассах. На частотах выше 6 МГц летом и выше 3 МГц зимой ночью возникает мертвая зона (пропуск сигнала на расстоянии от 0 до сотен километров при работе отраженной волной). Подъем антенны на высокое дерево (12–15 м) позволяет существенно поднять КПД на НЧ-диапазонах (80 и 160 м), для чего на практике успешно используют заброс шнура с грузом при помощи рогатки.

Теория и практика применения балунов: ШПТ и ШПТЛ

Подключение несимметричного коаксиального кабеля к симметричному диполю приводит к антенному эффекту фидера: оплетка кабеля начинает работать как излучающий элемент, искажая диаграмму и собирая помехи

. Для устранения проблемы применяются балуны (симметрирующие устройства)

• ШПТ (широкополосный трансформатор): работает на основе классической магнитной связи сердечника

. Позволяет трансформировать различные сопротивления в зависимости от соотношения числа витков, но требует высокодобротных ВЧ-ферритов (иначе сердечник греется и рассеивает мощность) и часто нуждается в компенсирующей емкости на высоких частотах

• ШПТЛ (трансформатор на линиях): изготавливается на согласованных длинных линиях (скрутках или параллельных проводах)

. В таком трансформаторе используется электромагнитная связь между проводами, а феррит (подходят трубки от мониторных кабелей) лишь поддерживает индуктивность на нижнем краю диапазона. ШПТЛ имеет фиксированные коэффициенты трансформации по сопротивлению: 1:1, 1:4, 1:9 (зависят от числа линий $N$ как $N^2$). При этом сопротивление используемой линии должно строго рассчитываться под геометрию и материал проводов.

Антенна «длинный луч» с запиткой с конца (типа Фукса)

Для работы в стесненных условиях эффективна высокоомная антенна «длинный луч» (End-Fed), питаемая с конца

. В практическом тесте полотно длиной около 40 метров было развешано с балкона по кронам деревьев для диапазона 80 метров. Поскольку входное сопротивление полуволнового провода с конца велико (около 2,6 кОм), системе не требуется разветвленная сеть низкоомных противовесов — достаточно металлического ограждения балкона

Согласование выполнено автотрансформатором на ферритовых трубках от мониторных кабелей (первичная обмотка — 1 виток, вторичная — 6 витков) с подстроечным конденсатором на 12 пФ

. Данная конструкция продемонстрировала уверенный прием на удаленные WebSDR-приемники при мощности от 3 Вт до 140 Вт на расстоянии до 650 км

. При установке подобных систем важно помнить: если в качестве противовеса используется арматура здания, возможен сбор помех от бытовой сети, поэтому более стабильный результат дает выделенный противовес, оттянутый на улицу.

Антенна бегущей волны (Бевереджа)

Антенна бегущей волны (например, штатный 41-метровый луч из комплекта радиостанций серии Р-105М/Р-109М) является нерезонансной широкополосной системой

. Ее длина должна быть не менее одной длины волны, а оптимально — от 4 до 6 длин. Излучение и прием происходят вдоль направления полотна антенны в сторону нагрузки.

Для ее корректной работы обязательно требуется согласование с землей на дальнем конце через нагрузочное сопротивление либо систему противовесов («метелку») . Антенна Бевереджа обладает отрицательным усилением по сравнению с диполем из-за потерь в грунте, однако обеспечивает острую направленность и отличное соотношение сигнал/шум на прием, что актуально для низкочастотных и УКВ-диапазонов.