Многодиапазонная вертикальная антенна VMA-7 конструкции UT1MA
40-30-20-17-15-12-10 метров
Конструкция
3.1 Конструкция антенны V — 7c приведена на рис.1. Пунктиром показаны дополнительные элементы ( Р6 и ЗШ ) , необходимые для работы на 6 м.д. Диаметры трубок выбраны из соображений достаточной прочности при минимальной парусности, материал — Д16 — Т.
ЦВ состоит из вертикальной части регулируемой длины H = 6,8…7,2 м и емкостной нагрузки ЕН из трубки 6…8 мм длиной 0,98 м.Оптимальная конструкция ЦВ -из четырех секций с сопряженными диаметрами , например, нижняя секция диаметрами 32/28 ( стенка 2 мм ), затем 28/25 ,далее 25/22 и 22/20 . Проверенные на практике варианты — две трехметровых секции 30 /26 мм и регулируемая 20/18 мм и длиной 1 ,3 м ,две соединительных муфты. Самый простой вариант — две трубы 30/26 и 30/27 мм общей длиной ~ 7м, регулировка осуществляется изменением длины элемента ЕН.
Применение ЕН позволяет уменьшить общую высоту ЦВ на 0,45 м, кроме того ЕН будет необходима при добавлении диапазона 2 м. Если это не планируется, можно отказаться от применения ЕН, соответственно увеличив длину ЦВ.
КС — телескопическая конструкция , возможные диаметры от 16 мм внизу до 6мм наверху. Если КС выполнен из трубок сопряженных диаметров ( 16, 14, 12 мм и т.д. ), его длина 2,2 …2,3 м, а если есть большая разница в диаметрах соседних трубок, например, 14 мм и 6 мм , общая длина ЦС будет на ~ 0,2 м больше.
ЦВ и КС конструктивно объединены с помощью изоляционной вставки ИВ 22 и длиной 60 мм, параллельно которой располагается катушка Lв, электрически соединяющая ЦВ и КС . Данные катушки — провод МГТФ сечением 0,75 мм 2 , 35 витков на стеклотекстолитовой трубке 26 мм, гидроизоляция изолентой типа NOVA ROLL или термоусадочной трубкой. В качестве каркаса для Lв можно использовать отрезок нижней секции складной удочки. Нижняя часть ЦВ и противовес ПР крепятся к плоскому опорному изолятору ИО размерами 220 х 80 и толщиной от 14 мм (стеклотекстолит ) и от 20 мм (текстолит ). ПР — труба 30 мм и длиной 5,2 м ( UR4MIG применяет телескопическую конструкцию из стальных труб диаметрами 27, 21,16 мм длиной 5,4 м ), возможно использование проволочной конструкции ( п.2.4 ). Крепление ПР производится с помощью отрезка уголкового профиля УГ размерами 50 х 30 х80 мм. В центре ПР по диаметру сверлится сквозное отверстие и нарезается резьба М5. Шпилька длиной 75 мм, вкрученная в трубу, крепит ПР к УГ и одновременно является контактом токосъема ПР. К нижней полке УГ с помощью текстолитовой пластины размерами 90х30х4 мм крепится разъем XS1 «Вход антенны» типа СР50-131. Проволочные вибраторы ПВ из провода ПЭВ 1,8…2,0 мм, каждый состоит из вертикальной части и соединительного участка СУ. На конце СУ напаян наконечник, с помощью которого он соединяется со сборной платой СП. Общая длина проволочной части : ПВ17 — 3750 мм, ПВ15 — 3300 мм, ПВ12 — 2850, в том числе СУ17 и СУ15 — по 400 мм, СУ12 — 310 мм ( полная длина каждого ПВ включает также нижний участок ЦВ до СП ). Для фиксации ПВ используются текстолитовые распорные планки РП длиной по 0,56 м и сечением 20 х 9 мм верхняя и 20 х 12 мм нижняя. Возможно использование металлических РП, например, из дюралевого П — образного швеллера, в этом случае крепление ПВ к нижней РП производится через изолирующие планки, а сверху ПВ применяется связка из трех изоляторов ( при металлических РП резонансные частоты 10 и 20 м.д. снижаются на ~ 1% ). Плечи РП несимметричны и обеспечивают расстояния между ПВ15 и осью ЦВ — 240 мм, соответственно для ПВ17 и ПВ12 — 300 и 180 мм. Принятый способ расположения ПВ позволяет , при сохранении достаточной широкополосности, использовать РП простой формы и свести их число к минимуму. Фрагмент нижней РП приведен на рис. 1. В качестве РП можно использовать пластмассовые лыжные палки, сложенные по 2 штуки.
Для поддержания ПВ в натянутом состоянии, что, помимо « опрятного внешнего вида», придает антенне жесткость, используются винтовые стяжки ВС с резьбой М4 , изготовленные из электродов для сварки «нержавейки». ВС проходят через отверстия в теле РП и после натяжения фиксируются гайками с обеих сторон.
Отдельно следует остановиться на катушках L12 , L15 , L17 , включенных в точках соединения ПВ и ЦВ (ранее в тексте они не упоминались, т.к. их применение не принципиально ). Они открытой конструкции из провода ПЭВ 2,4 мм, содержат соответственно 3 , 4 и 5 витков 30 мм и крепятся с помощью напаянных наконечников к плате СП. Применение катушек в легко доступном месте существенно упрощает и ускоряет процесс настройки антенн 12…17 м.д. Сжимая и разжимая их витки (предварительно ослабив крепление ),можно сдвигать частоты настройки в пределах 300…400 кГц. Если этого недостаточно, несложно изготовить и установить новую катушку с большим ( меньшим ) числом витков. Аналогичная катушка L10 из 2 витков устанавливается на входе противовеса.
( Из практики — применение катушек, ,как правило, негативно воспринимается теми, кто впервые знакомится с антенной, и горячо поддерживается построившими её. Справка : открытые катушки по 10…17 витков применяются в популярной антенне HF6V — X ( HF9V — X ) фирмы BUTTERNUT ).
Двухгодичный опыт эксплуатации показывает, что использование небольших открытых жестких катушек не приводит к дополнительной нестабильности. Только тяжелый гололед вызывает существенное изменение параметров антенны, а такие явления, как проливной дождь, иней, снег, снижают резонансные частоты в пределах 1% и ухудшают КСВ на одну…три десятых.
Есть и другие преимущества, связанные с применением катушек. Уменьшение длины ПВ на 5…8% привело к улучшению согласования по питанию, а применение L17 делает принципиально возможным использование ПВ17 также в качестве антенны 6 м.д. в режиме, близком к 5/8 l .
3.2 Верхняя часть питающего фидера используется для создания защитного дросселя ЗД путем навивки на ферритовый сердечник ( п.2.6 ). Т.к. на этом месте оказался согласующий КТ , то его часть используется в этом дросселе, хотя на работу КТ феррит влияния не оказывает.
Исходная электрическая длина КТ составляет 0,25 l , то есть 5,3 м, что соответствует физической длине l=5,3х0,66 = 3,5 м . Экспериментально установлено, что несколько лучшее согласование во всей полосе 7…29 МГц получается при l = 3,15м. Если разместить дроссель на расстоянии 1,15 м от входа антенны, то на его обмотку останется 3,15 — 1,15 =2 м ,что вполне достаточно, чтобы получить дроссель с XL >1000 Ом на низшей рабочей частоте и обеспечить хорошую защиту.
Может получится, что именно тип кабеля КТ будет определять допустимую мощность, подводимую к антенне. Действительно, при намотке с предельно допустимым радиусом изгиба 40…50 мм внутренний проводник сохраняет значительные механические напряжения и при предельной мощности может проплавить полиэтиленовую изоляцию и замкнуть на оплетку. Гибкие кабели РК75-4-12 ( 15, 16 ) можно использовать при Р< 500 Вт. Кабели с фторопластовой изоляцией РК75 — 3 — 21 ( 22) и РК75-4-21 способны выдержать соответственно в 2 и 3 раза больше.
Опробованы варианты дросселя: а) с РК75-3-21 на кольце 300ВН К65х40х9 , длина обмотки 2 м, число витков 11, индуктивность L = 55 мкГн ; б) с РК75-4-21 на кольце 600 НН К100х60х15, длина обмотки 2 м, витков 9, L = 80 мкГн. В обоих случаях намотка велась таким образом , что кабель «обходил» сердечник под большим углом и на кольце с одного захода располагалось всего 2 витка, число заходов — 4…5. Такой способ позволил выдержать допустимый радиус изгиба и малый зазор между кабелем и магнитопроводом. ЗД размещался в пластмассовой коробке , снабженной двумя коаксиальными разъемами. Верхний отрезок КТ выполнялся из РК75 — 9 длиной 1,25 м. Разница в длине по сравнению с приведенным выше значением 1,15 м связана с использованием в ЗД «фторопластового» кабеля. Хорошо показал себя и вариант ЗД без феррнта в виде однослойной катушки из коаксиального кабеля на каркасе 150 мм. Катушка содержала 14 витков, из них первые четыре кабелем РК75 (нижняя часть КТ длиной ~ 2м из общей длины 3,15 м ) и 10 витков кабелем РК50 ( L = 40 мкГн ). Возможно другое исполнение катушки ЗД — в виде бухточки из того же количества кабеля. Недостатком этой конструкции будет некоторое ухудшение защитных свойств ЗД на 10 и 15 м.д. за счет возрастания межвитковых емкостей. Для ослабления этого влияния первые и последние витки катушки следует максимально разнести.
Все четыре варианта ЗД были опробованы на одной антенне путем измерения КСВ по диапазонам, результаты идентичные. В пятом случае — при отсутствии ЗД (фидер 50 Ом соединялся со входом антенны прямым отрезком РК75 длиной 3,15 м ) отмечено резкое возрастание КСВ до 1,8…2 с изменением частоты настройки на 20 и 30 м.д., меньшие изменения на 40 м.д. и незначительные на верхних диапазонах.
3. 3 С помощью нижнего узла НУ производится крепление антенны к мачте с наружным диаметром в пределах 40…53мм. НУ состоит из муфты М1 (отрезок трубы 60/54 длиной 90 мм с наваренными гайками М8 ), к которой приварен отрезок трубы ОТ (27/21, длина 140 мм ). Соединение ИО с НУ производится посредством двух уголков сечением 40х25х4 длиной 100 мм, соединенных с ОТ с помощью двух проходящих насквозь болтов М6. Если нижний болт удалить, шарнирное соединение за счет верхнего болта позволяет всю антенну в сборе ( h > 9 м ) переводить из вертикального положения в горизонтальное и наоборот. Для удобства и безопасности в проведении такой операции используется дополнительный рычаг РГ — труба диаметром 27 мм и длиной 0,7…1 м, который на время этой операции вставляется и фиксируется в муфте М2, приваренной к нижней полке УГ. Максимальное усиление на конце рычага при этом не превышает 15 кГ. При использовании мачты высотой более 8 м целесообразно отделить верхнюю часть опоры изоляционной вставкой ( п.2.6 ), например, увеличив длину ОТ до 1 м и соединив его с М1 через текстолитовую муфту.
Применение оттяжек не обязательно, но желательно. На практике проверены капроновые плетеные шнуры 2,5 мм и рыболовные лески 1,5 мм.
Настройка
4.1 Опыт настройки нескольких экземпляров V7 относится к антеннам , установленным на крыше на высоте 4…7 м, в том числе на высоте 2…3 м над лифтовой будкой. Во всех случаях была возможность подняться по опоре к нижнему узлу антенны для перевода её из наклонно — горизонтального положения в вертикальное и наоборот и для регулировки катушек L10…L17. Для настройки необходимы КСВ — метр ( 50 Ом ) и 3…5 метровая рулетка.
Настройка 20 м.д. осуществляется изменением длины ЦВ за счет верхней регулируемой секции, настройка 40 м.д. — изменением длины КС, остальные диапазоны регулируются снизу катушками L10…L17, диапазон 30 м — длиной проволочного радиала Р4 , расположенного наклонно. Настройка сводится к совмещению частоты минимального КСВ fкм со средней частотой диапазона, при этом приемлемое значение КСВ < 1,5 обеспечивается конструкцией антенны. При горизонтальном положении антенны производят установку всех размеров согласно п.3.1 , катушки L10…L17 в сжатом состоянии. Затем нижнюю часть антенны ( НУ ) приподнимают и закрепляют на мачте, с помощью рычага РГ переводят антенну в вертикальное положение, фиксируют, подключают радиал Р4 и кабель питания ( КТ ). Противовес ПР может быть установлен как до , так и после подъема антенны Затем производят измерения и фиксируют fкм и величину КСВ на этой частоте на всех семи диапазонах. С помощью катушек L12 , L15 , L17 производят настройку этих ПВ на средние частоты диапазонов, причем перестройка одного ПВ незначительно влияет на настройку остальных. Настройка ПВ практически не зависит от длин ЦВ и Р4, но несколько зависит от L10, поэтому их окончательную настройку производят после уточнения величины L10.
Полученные данные анализируют и при необходимости подстройки 20 и 40 м.д. переводят антенну в горизонтальное положение, предварительно отключив Р4 и кабель питания, ПР не снимается. При коррекции размеров можно исходить из того , что изменение на 10 см производит сдвиг fкм (ориентировочно ) на ЦВ — 100 кГц на 20 м.д. и 20 кГц на 40 м.д., на КС — 70 кГц на 40 м.ä., на Р4 — 75 кГц на 30 м.д. и 12 кГц на 40 м.д.
После коррекции антенну переводят в вертикальное положение и производят новое измерение fкм и КСВ, затем с помощью катушки L10 настраивают fкм = 28,6 МГц, коррекцией длины Р4 — 10 ,12 МГц, уточняется настройка ПВ (при настройке ПВ12 следует иметь в виду, что ЦВ имеет паразитный «резонанчик» в районе частоты 26 МГц ).
Обычно на этом этапе антенна уже работоспособна на всех диапазонах.
Вся операция по подъему и настройке антенны может быть выполнена одним человеком без помощников.
Ссылка на фотографии некоторых узлов VMA-7, изготовления Radio Design (от RX3ADU).
http://radiodesign.ru/antenny/foto-nekotoryx-uzlov-antenny-vma-7.html
Однодиапазонные Yagi на 20 (17, 15, 12, 10) метров
Антенны изготавливаются по классическим схемам ведущих мировых производителей.
Материал дюралюминий Д16Т и другие марки.
КСВ трёхэлементной Yagi на 20 метровый диапазон:
Вложенные Yagi на три диапазона
14 элементов (3 на 20 метров, 4 на 15 метров, 7 на 10 метров)
Антенны изготавливаются по классическим схемам ведущих мировых производителей.
Материал дюралюминий Д16Т и другие марки.
КСВ по диапазонам:
