Эту антенну пришлось срочно придумывать после "разборок" с соседями. Кто-то из них ища невесть чего по крыше заодно потрогал за нижний конец полноразмерного Inverted V на 160-ку. В полном соответствии с законом Мэрфи - во время передачи. После объяснения, что вообще-то руками за любые провода не надо хвататься, понял, что все части антенны должны быть на такой высоте, чтобы до них с крыши достать было нельзя. Во избежание...

Укороченный Inv V на 160 м

Габариты полноразмерных антенн на 160 м побуждают искать приемлемые решения их укорочения. Автора, например, побудило к этому то печальное обстоятельство, что полноразмерный диполь Inverted V на мачте разумной высоты (15 м) не укладывается в габариты крыши типового панельного дома. Вернее, укладывается, но так, что ничего хорошего от такого размещения ждать не приходится - последние несколько метров (5 - 15 м) с каждой стороны диполя практически лежат на крыше. Высота этих крайних отрезков над крышей составляет 0,5... 1,5 м, что плохо по многим причинам. Назову только одну: на концах диполя развивается большое напряжение, что при серьезной мощности может привести к ожогу при случайном прикосновении человека к работающей на передачу антенне. Ну и еще стоит иметь в виду, что по мере удаления от крыши\земли антенна начинает лучше работать.

Таким образом, весьма желательно, чтобы концы антенны были на высоте не менее 2,5...3 м (рост человека + запас на длину шаловливых ручек) над крышей. Если у вас есть возможность поставить на краях крыши две дополнительные мачты высотой по 2,5 м, то так и сделайте, закрепите на них концы полноразмерной Inv V и можете дальше эту статью не читать.

Если же такой возможности нет, приемлемый вариант показан на рисунке (это скриншот программы моделирования антенн GAL-ANA).

Почти без снижения КПД удалось уменьшить общую длину полотна с 76 до 52 м, что позволило поднять нижние края на высоту 3 м при креплении растяжек (показаны серым цветом на рисунке) за ограждение крыши.

Укорочение достигнуто за счет емкостных нагрузок на концах диполя, выполненных в виде "лопасти весла". Выполнение емкостных нагрузок с постепенным увеличением ширины плеч вибратора обеспечивает более высокий КПД по сравнению с классическим вариантом выполнения емкостной нагрузки - диском или набором радиальных проводов на конце тонкого вибратора. Размеры емкостных нагрузок на рисунке следует рассматривать только как ориентировочные, поскольку в процессе настройки они могут заметно измениться.

Прочие подробности, размеры и характеристики можно посмотреть в файле модели этой антенны (для просмотра и вычисления этого файла достаточно демо-версии GAL-ANA и не забудьте выбрать движок NEC2 и реальную землю Зоммерфельда-Нортона, т.к. горизонтальная антенна расположена низко над реальной землей).

Порядок монтажа и настройки

Для удобства изготовления и настройки антенны необходимо, чтобы мачта была надежно закреплена растяжками и прочно стояла при незакрепленных проводах антенны.

1. Поднимается и закрепляется растяжками (на рисунке не показаны) мачта с предварительно закрепленным на ней кабелем питания и двумя плечами вибратора длиной по 26..28 м каждое, выполненными из медного провода или антенного канатика диаметром 2,5...4 мм. Верхний узел выполняется так же как у обычной полноразмерной антенны.

2. Отступив от свисающего края половинки вибратора 19 м, к нему припаивают два дополнительных провода длиной около 10 м каждый (точка А), а концы этих проводов пайкой соединяют с концом вибратора. Дополнительные провода несут небольшую механическую нагрузку и могут быть диаметром 1,0...2,0 мм (некритично). После этого растяжками из полиамидного шнура емкостной нагрузке придают форму, показанную на рис.1. Нет необходимости выдерживать правильную форму треугольников и располагать все три провода в одной плоскости, сделайте так, как удобнее по местным условиям, ориентируясь на размеры, указанные на рис.1. То же самое делают и со второй половиной вибратора, которая имеет такие же размеры, как и первая.

3. Подгоняют резонансную частоту антенны изменяя длину дополнительных проводов и форму концов одновременно у обоих плеч вибратора. 

4. Для лучшего согласования возможно придется сделать плечи диполя несимметричными.

Достоинства:

• уменьшенные размеры и большая высота подвеса краев;

• емкостное укорочение приводит к наименьшему из всех способов укорочения снижению КПД;

• не требуется сосредоточенных настроечных элементов;

• настройка проводится внизу - на уровне крыши, не требуется работ на мачте.

Настроенная антенна имеет КСВ на резонансе < 1,2 и полосу пропускания 70 kHz по уровню КСВ<2.

Согласование антенны inverted V

Антенна inverted V (IV) на низкочастотных диапазонах далеко не всегда хорошо согласуется с кабелем питания. Дело в том, что из-за уменьшения по сравнению с полуволновым диполем площади раскрыва и большего влияния земли соответственно снижается  входное сопротивление Rа

Так например, у IV диапазона 3,5 MHz, размещенной на 12 метровой мачте с углом между плечами 110° измеренное Rа составляло 38 Ом. Еще хуже положение на 1,8 MHz, где высота мачты IV обычно не превышает 0,1l и Rа обычно 20-30 Ом. И поэтому КСВ на резонансе не опускается ниже 1,5...2.

Первое решение этой проблемы  подходит только если точка питания закреплена на флагштоковом тросе и может быть легок опущена. Или же антенна тщательно предварительно моделируется (для низко расположенной горизонтальной антенны обязательно с включенным движком NEC2 в режиме реальной земли Зоммерфельда-Нортона, например в GAL-ANA).

Последовательно между антенной и центральной жилой включается конденсатор (около 1000 пФ для антенны 160-80-40 м и около 500 пф для антенны 80/40 м). На нижнем рабочем диапазоне реактивное сопротивление конденсатора наибольшее, и для  его компенсации плечи соответствующего диполя придется удлинять на 5...15% (зависит от высоты подвеса, качества земли и емкости конденсатора). При этом растет и Ra. При правильно выбранном конденсаторе можно "поймать" точку Ra= 50 Ом. На следующем по частоте диапазоне Ra конденсатора вдвое меньше. Поэтому  удлинить соответствующий диполь  (от чего конечно возрастет Ra) надо совсем немного. Но в этом диапазоне точка подвеса антенны в длинах волн вдвое выше (просто потому, что l  вдвое короче при той же физической высоте) и значит Ra исходно было выше, и поэтому поднимать его требуется лишь слегка.

В файле  InvV160-80-C.gaa  показан пример Inverted V 160\80 м на мачте высотой 18 м. Над средней землей (для просмотра и вычисления этого файла достаточно демо-версии GAL-ANA, и не забудьте выбрать движок NEC2 и реальную землю Зоммерфельда-Нортона) для достижения 50 Ом в обоих диапазонах потребовался последовательный конденсатор  620 пФ. Плечи  диапазона 1,83 МГц пришлось удлинить существенно – до 41,3 м каждое, плечи 3,53 МГц – лишь слегка, до 21,5 м каждое.

Поскольку антенна симметрична, то в точке питания требуется симметрирующее устройство (балун) или  дроссель подавления синфазного тока оплетки.

Второе решение, не требует согласующих устройств и тщательного предварительного моделирования. Но зато не дружит с многодиапазоностью. Оно основано на том, что при перемещении точки питания по полуволновому диполю от середины к краям его Rвх увеличивается. То есть, перемещаясь вдоль полотна IV, надо отыскать точку, где Rвх антенны точно равно волновому сопротивлению кабеля.

Легко сказать "перемещать". А что делать если антенна уже стоит и тока питания недоступна? Всё просто и в этом случае: удлинение одно из плеч IV, при соответствующем укорочении второго (так, чтобы общая длина антенны не изменилась) эквивалентно перемещению точки питания по полотну. Все работы по настройке и согласованию будут проводиться внизу, на концах антенны.

Величина смещения точки питания зависит от высоты мачты, проводимости земли, угла раскрыва антенны и т. д, и может и уточняются при настройке. Изменением длины обоих плеч одновременно настраивают IV в резонанс на средней частоте диапазона, после чего, удлиняя одно из плеч и на столько же укорачивая другое, добиваются точного согласования с кабелем.  Причем это смещение может быть весьма существенным.

 Если вы не делали предварительного моделирования, то на этапе настройки удобно сделав провода с большим запасом по длине смотать их на конце проводов в катушки (катушка на самом конце вибратора почти не влияет на его работу) и отматывая провод с одной катушки, столько же сматывать его в другую. После достижении КСВ=1 почти весь лишний провод, смотанный в катушки отрезается, из катушек оставляется примерно по полметра, в дополнение к найденной длине. И затем надо уже окончательно и точно настроить антенну, отрезая понемногу лишнее.

Если Ra исходной антенны мало, то смещать точку питания надо намного. Так, Inverted V  1,8 MHz на мачте 18 м (исходное сопротивление около 25 Ом) требует  плеч по 52 и 22 м, см  файл InvV160-80-asym.gaa (для просмотра и вычисления этого файла достаточно демо-версии GAL-ANA, и не забудьте выбрать движок NEC2 и реальную землю Зоммерфельда-Нортона). Столь большая асимметрия может быть удобна, если от от мачты нет места в обе стороны, а только в одну (а так чаще всего и бывает). При большой асимметрии сделать второй диапазон весьма непросто и не всегда возможно.

Если же Ra исходной антенны близко к 50 Ом,  то смешение будет небольшим. Например, симметричная IV на 3,5 MHz; с плечами по 20,1 м имела минимальный КСВ=1,3 при питании кабелем 50 Ом и полосу пропускания по уровню КСВ 125 kHz. После удлинения одного из плеч до 22,6 м укорочения второго до 17,6 м КСВ на резонансе уменьшился до единицы, а полоса увеличилась до 150 kHz, На этой же мачте расположена IV диапазона 7 MHz, питаемая тем же кабелем с плечами 10,8 и 9.6 м. На 7 MHz на резонансе КСВ также единица, на краях диапазона 1,2. Взаимное влияние настроек антенн разных диапазонов, конечно имеется. Оно мало при небольшой асимметрии и резко растет с перекосом плеч, поэтому предварительное моделирование весьма желательно.

Поскольку при такой настройке антенна становится асимметричной, то для подавления излучения кабеля в точке питания необходимо наличие хорошего устройства подавления паразитного синфазного тока оплётки. Причем балун  (симметрирующее устройство) здесь категорически не подойдет, т.к. антенна несимметрична.

Подойдет, например, простейший коаксиальный дроссель (например, из десятка витков кабеля большом ферритовом кольце, например от отклоняющей системы старого TV). Индуктивность должна дросселя должна быть такой, чтобы его реактивное сопротивление на рабочей частоте было бы минимум в 10 (лучше 20) раз больше входного сопротивления антенны.

Впрочём, такой дроссель очень желателен и на простой симметричной inverted V - с той же самой целью. Только в симметричной антенне этот паразитный ток излучения оплётки в несколько меньше, чем в асимметричной.