Антенна из стального оцинкованного канатика.

Антенна из стального оцинкованного канатика.

Какое-то время назад местный автор проектировал дипольную антенну на 80-метровый диапазон, но питаемую с края. Речь про это дело заходила здесь, а для чего нужна именно такая штука, тоже понятно. Нет ничего более удобного и неприхотливого, нежели длинная верёвка с разъёмом на конце. Ещё и не нуждающаяся в заземлении или противовесах. Её хоть в форточку на дерево кидай, хоть из палатки по кустам тяни (в поход эта антенна тоже ходила).

При построении столь ценной антенны местный автор просто оглянулся вокруг себя, и использовал только то, что валялось под ногами, либо было заботливо заныкано ранее. Осталось только посчитать всякие модельки под найденные материалы, дабы оно заработало.

Оно без проблем и заработало, куда ж ему деться. Но, понятное дело, такой воистину фекально-дендральный метод построения антенн хоть и закрывает потребность, причём за бесплатно, но выглядит это всё откровенно детским творчеством. Если вешать такое творчество на деревья, то годик-другой оно повисит, а потом всё-таки порвётся в хлам.

Ну и поскольку просто заменить один хлам на точно такой же выглядит неразумно (действительно, прочность витой пары что на разрыв, что на перетирание, не шибко высока), захотелось заменить непрочную витую пару на что-то более дубовое. Не пересчитывая при этом всю геометрию, и уж точно не меняя ту половинку диполя, что была исполнена из куска коаксиального кабеля. Ибо запас такого кабеля иссяк.

Жесть, как она есть. «Оцинковка» для антенного полотна.

Если брутальные вещи типа полевого телефонного кабеля не припасены, то можно обойтись лютым ширпотребом из Озона или любого оффлайнового магазина, изыскав стальной оцинкованный канатик диаметром мм два:

Обычно продаётся кусками по 10-20-30 метров, и гордо именуется тросом.

Однако, никто и никогда не пытается использовать подобное для антенного полотна, потому что справочники запрещают даже думать о таком хараме, а предписывают ходить в магазин электротоваров, и закупаться там медным проводом сечением побольше. Но все мы местные, и прекрасно понимаем, в странах третьего мира это не вариант. Поэтому только хардкор.

Канатик свит из проволоки диаметром около 0.2 мм, 7 жил в скрутке. Затем 6 таких скруток перевиваются между собой. Причём обвиваются они вокруг пучка из шести синтетических (и видимо, технологических) нитей, порвать который руками можно, но сложно.

Анатомическое строение канатика:

Нити по центру видятся лишними. Будут намокать и удерживать влагу.

Антенна строится концептуально так же, но с заменой хлипкой пластиковой пробирки на металлическую гильзу (можно применить гильзу от патрона к «калашу» или любой другой нарезухи).

Канатик довольно жёсткий, его так просто узлом не завязать, и уже нужна какая-нибудь надёжная приблуда промышленного стандарта. Продавец отдела строительного крепежа должен правильно среагировать на пароль «зажим троса 2 мм плоский оцинкованный», выглядит он вот так:

Канатик прекрасно паяется с кислотой (пусть это будет хлорид цинка), потому контакт с центральной жилой кабеля не проблематичен.

Другой конец канатика укорачивается до предписанных расчётами ~26 метров, и тоже пропаивается, чтобы не расплетался. Будет хорошей мыслью сделать ещё несколько пропаек по сантиметру-другому с интервалом 50 см от конца, на протяжении метров трёх. В этих точках удобно откусывать канатик кусачками при настройке антенны в резонанс, при этом конец будет уже пропаян, и не расплетётся.

Такая подстройка потребуется, и при невысоком подвесе антенны длина канатика должна получиться в районе 23-24 метров. Бывали случаи, когда длину полотна антенны на 80-метровый диапазон пришлось укоротить ажно на 6 метров по отношению к расчётной.

Более тонкий тюнинг по длине полотна антенны осуществляется вторым зажимом (они предусмотрительно продаются парами) на «покусанном» конце канатика, заодно формирующим петельку для привязывания верёвки. На малых мощностях изоляторы излишни, хотя ими и можно заморочиться.

В скобочках стоит заметить, что по электрическим свойствам сталь уступает меди, особенно на высокой частоте. Но на НЧ диапазоне и QRP заметной разницы не будет.

Импеданс антенны из стального канатика.

Другое дело, что из-за высокой относительной магнитной проницаемости стали (порядка сотен, а то и тысяч единиц против всего одной единицы у меди) это точно не равнозначная замена, и импеданс разрезного диполя при замещении медного полотна стальным, по данным MMANA-GAL, возрастёт.

К примеру, активное и реактивное сопротивления диполя, висящего на высоте 4 метра, при варьировании длины плеч показаны синими линиями для медного антенного полотна, и красными для стального:

Выбирать надо такую длину коаксиального плеча, чтобы для него верхняя кривулька пересекала (либо была максимально близка к пересечению) горизонтали R=50Ω, а нижняя - нулевой горизонтали jX.

По большому счёту, всю антенну надо пересчитывать - соотношение 14:26 тут уже не оптимальное, и навскидку должно получиться что-то близкое к классическому диполю, с равной длиной плеч (20+20 или около того).

Действительно, в самом идеальном варианте 14 метров фидера и 26 метров стального канатика в качестве антенного полотна (всё это висит на высоте 4 метров) дадут синий трейс, а вот симметричный диполь из тех же самых материалов - красный:

Казалось бы, разница невелика, но это «сферический конь в вакууме». В реальной жизни всё будет не столь красиво, и если симметричный диполь с антенным полотном из стального канатика ещё как-то можно пользовать при прямом подключении, то несимметричный уже проблематично.

Понадобится согласующее устройство, хоть и самое простое. Потому как без него SWR (или КСВ по-русски) получается больше тройки. Вот так всё не по фэнь-шую, и предельно далеко от оптимистичных картинок.

Как было озвучено ранее, более длинного куска коаксиала не сыскалось, поэтому геометрию «под медь» попытаемся тупо адаптировать «под сталь» силами простейшего согласующего устройства. Тем паче, что такое у нас уже вроде даже есть, потому как антенна из витой пары захотела между собой и трансивером конденсатора в 1000 pF. Коробка с двумя разъёмами может вместить не только конденсатор, но и что-нибудь ещё.

Согласующее устройство.

На самом деле мало кто в таких штуках глубоко разбирается, поэтому лучше воспользоваться опытом радиолюбителя с 50-летним стажем, который взял, да и сравнил потери нескольких типов согласующих устройств.

Лучше всего себя показал «Unique Wire Tuner», описание которого весьма сумбурное, но в конце текста есть всё объясняющая нарисованная от руки схема. На ней избыточно много всяких заглушек и перемычек для пущей универсальности, но в нашем случае согласование 50-Ω передатчика с явно более высоким импедансом антенны осуществляется катушечкой между передатчиком и антенной, и конденсатором с антенны на землю.

Алгоритм настройки такого СУ (согласующего устройства) весьма прост - конденсатор ставится на максимальную ёмкость, а величина индуктивности подбирается по наименьшему значению SWR. Если желаемое значение не достигнуто, выбирается ёмкость поменьше, и по новой.

Понятное дело, никакого КПЕ никто тут городить не будет, и вариометра тоже. Слюдяной конденсатор в 1000 pF остался от прошлой реинкарнации СУ, его и применим. Индуктивность катушки подбирается по минимуму SWR, который зафиксирован на уровне 1.12. В соответствии с алгоритмом можно взять конденсатор номиналом меньше, и пробовать дальше. Но на значении порядка 1.2 или около того имеет смысл остановиться - потеря мощности на рассогласовании менее 1% никого не интересует.

Кстати, вот калькулятор потерь рассогласования:

Сей калькулятор такое считает вполне кошерным:

Слева подключается антенна, справа трансивер.

Если чисто ради интереса подобрать геометрию катушки через калькулятор индуктивности однослойной катушки, получится что-то около 2.375 µH. Зная это, можно посчитать, что там за антенна получилась из стального канатика.

Широкополосность антенны из стального канатика.

Местный автор подстраивал геометрию антенны под частоты цифровых мод, а затем уже СУ под получившийся импеданс антенны. Вышло так:

По уровню SWR=2 полоса пропускания антенны из стального канатика составляет 650 kHz. Если нужен смежный кусок «партизанского диапазона», например, в районе «тройки», там можно работать и так. Но всё-таки лучше подготовить ещё одну жестяную баночку с разъёмами, чтобы не терять 20% мощности.

По всему выходит, что широкополосность антенны достаточна. Задавшись целью перекрыть весь 80-метровый бэнд с наименьшими потерями, можно перетащить резонанс антенны на 3.7 MHz, и получить SWR ≤ 1.3 на краях частотного диапазона 3.5÷3.8 MHz.

Когда СУ не нужно.

Если в точности соблюдать постулаты веры, мотая индуктивности только на высококачественных керамических каркасах достаточного диаметра толстой посеребренной проволокой, всё насмерть экранировать и пользоваться лишь породистыми разъёмами и конденсаторами, то теоретический предел КПД СУ подобного типа составляет 95%.

Но вряд ли это наш случай, потому как КПД ну очень хорошего СУ обычно оценивают только в 90%. Сходив в гости к калькулятору выше по тексту, нетрудно выяснить, что передатчик, подключённый к антенно-фидерному тракту с суммарным SWR=1.925, выдаст точно такую же мощность, как и при подключении к той же антенне через «качественное» СУ с доведённым через него SWR до единицы.

Однако весьма часто «конструкции выходного дня», столь популярные у радиолюбителей за простоту их изготовления, показывают КПД вообще в районе 80%. Это означает, что при SWR до 2.6 лучше таким СУ вовсе не пользоваться.

Прикинем, помогает ли нам жестяная баночка.

На целевой частоте без такой «баночки» в антенну уходит 1.49 Ватта, при SWR=3.31. Всё правильно, чуть более чем двухваттный передатчик для данного КСВ имеет КПД немногим более 71%. Весьма досадно.

С «баночкой» на входе в СУ намерилось 2.12 Ватта, при SWR=1.12. Если польстить себе, и предположить потери в СУ на уровне 10%, то в антенну уходит более 1.9 Ватта. Смысл от использования СУ наблюдается.

Примечание

Во всех этих прикидках подразумевается, что используемый девайс не умрёт при оборванной или замкнутой накоротко антенне, поэтому высокий SWR для него не смертелен, и волшебный дым из недр не пойдёт. В случае, когда всё совсем не так, сии рассуждения о границах целесообразного применения СУ в корне не верны.

В заключение.

Оцинкованный ширпотребовский стальной канатик, безусловно, не является кошерной альтернативой медному проводу в качестве антенного полотна. Импеданс ощутимо возрастает, что приходится учитывать.

С другой стороны, «стальная» антенна довольно широкополосна, и для QRP вообще хороший вариант. Самодельная железяка разницу с медной витой парой не уловила, хотя в случае более впечатлительного девайса возможен иной исход.

Связь на частотах порядка 3.6 МГц.

В рамках хоббийного проекта, в процессе реализации которого остаточные знания радиотехники пытаются воплотиться в практической и не совсем уж бесполезной конструкции, почему-то ещё и хочется, чтобы собранная из радиохлама Железяка выполняла полезную функцию. Например, давала связь на пресловутые 100 км. Или больше.

AFP-FSK модем c блэкджеком и шлюхами.

В этом очень длинном опусе, требующим много времени на прочтение, местный автор, большой любитель таких штук, творит очередной модем для цифровых видов связи. Как водится, из чего попало. А увлёкшись инжинирингом, теряет контроль над процессом - может, до шлюх дело и не дошло, но с блэкджеком полный порядок.

Хадж радиофицированных бродячих самураев.

Ближе к осени на этом сайте обычно появлялся очередной опус из цикла «хадж бродячих самураев», несколько похожий на все предыдущие. Что и понятно, ведь хождение ножками даже по большой и красивой локации, не способно подарить каких-то совсем уж особых впечатлений. Поэтому сегодня…