Мастерская Возвращение к забытым антеннам с управляемым распределением тока

Главная Новости Форум Документы Дипломы Контакты
Позывные
в QRZ.RU
Поиск
Члены клуба
Новости МРК
КВ
УКВ
Мастерская
★ Антенны и
согласование
★ Узлы КВ и УКВ
аппаратуры, SDR
★ Измерения и
приборы
★ Технологии и
материалы
★ Программы для
радиолюбителей
★ Справочные данные
Начинающим
DX-CLUSTERS
Соревнования
Объявления
Ссылки
Авторизация
E-Mail:
Мастерская
/ Возвращение к забытым антеннам с управляемым распределением тока /
Возвращение к забытым антеннам с управляемым распределением тока
(CCD "Controlled Current Distribution").
Листая как-то на сайте Московского городского радиоклуба материалы по антенной тематике, наткнулся я на статью CCD
антенна для городских и полевых условий. Показалось интересно. Перечитал первоисточники, на которые были ссылки на
сайте www.ccdantennas.com. Потом попался мне уничижительный отзыв Гончаренко об этой антенне на вопрос о ней на
его форуме:
Ответ DL2KQ :
«А почему Вы решили, что включение
помехоподавляющими свойствами?
нескольких
десятков
конденсаторов
в
диполь
вдруг
наделит
его
И кстати, вообще в имеющихся описаниях ССD сказка на сказке. И про якобы равномерное (на самом деле - обычное,
синусоидальное) распределение токов, и про усиление (на самом деле при удвоенных с полуволновым диполем размерах
к усилению добавляется что-то вроде 0,9 дБ), и про малое влияние высоты подвеса (на самом деле - точно такое же, как у
обычного диполя). Вот модель, поизучайте.
Помехозащищенность CCD – тоже сказка.
В общем, CCD: пример того, как антенну делать и описывать не надо. Большой расход места, материала и элементов, а
результат - пшик (зато сказок в описании). Если убрать все конденсаторы и просто запитать диполь двухпроводкой –
будет как минимум не хуже. А по усилению лучше (снимите в модели птичку "Включить нагрузки" – увидите).»
Взял я его модель, подвигал частоту, и убедился, что антенна–то работает! Прежде всего, сразу видно, что диполь длиной
λ по всей длине не имеет провала в эпюре тока, как у обычного диполя длиной λ. Да и эпюра тока довольно пологая,
меняя частоту, можно добиться довольно равномерного распределения тока по полотну, только на концах падение до
нуля, конечно. Но если нагрузить концы на емкости, можно сделать эпюру тока практически равномерной по всей длине
полотна (см. файл 1 приложения). Стало совсем интересно…
Тогда я составил свои модели, взяв умеренное число элементов (от 20 до 30, как советуют американцы в поздних
публикациях. И вот модели показали те самые результаты, которые описаны в статьях:
Пароль:
- умеренное входное сопротивление диполя CCD длиной в одну волну (от 50 до 450 Ом, в зависимости от высоты
подвеса);
Воити Регистрация
- увеличенное, по сравнению с полуволновым диполем, на 1 дБ усиление CCD антенны при равных высотах подвеса
(практически получается больше);
Фотоальбом
- возможность получить второй резонанс не на утроенной частоте, как в обычных диполях, а на удвоенной, что дает
возможность сделать эту антенну двухдиапазонной.
Для того чтобы проверить это на практике, я решил изготовить эту антенну.
Прежде всего, нужно было найти 30 конденсаторов КСО-1 одинаковой емкости с допуском 5% и напряжением 250 В.
Форум
2021-11-17 08:36:06
Параметры УКВ
радиостанции
RX3AKT
2021-11-09 22:55:15
С Днём милиции!
RA3AKM
2021-07-31 23:21:16
МГО СРР вновь переехало!!!
Леонид
2021-07-12 09:13:06
платы Пион-DSP
RU3ATJ
2021-05-25 17:08:42
Продам С1-94
RA3AKM
Поиск по сайту
Эти конденсаторы, столь доступные в период ламповой аппаратуры, стали большим дефицитом, их уже никто в России,
видимо, не производит. Однако на одном из складов удалось найти коробку КСО-1 с требуемыми параметрами емкостью
220 пФ. Всего по 3 рубля за шт. Подходят для CCD антенны на диапазон 40 м. По расчету с помощью калькулятора,
имеющегося на сайте www.ccdantennas.com получилось: число секций - 28, число конденсаторов - 26, длина секции 1,53 м, общая длина - 42,8 м.
За два вечера изготовил эту антенну и трансформатор 50:450.
Полотно антенны изготавливалось из расплетенного кабеля П-274М «Полевка», конденсаторы КСО-1 и концы провода
распаивались на маленькие платы из стеклотекстолита толщиной 2 мм (рис 1).
Рис. 1. Плата
поиск
Наши друзья
Концы провода продевались в отверстия, загибались и пропаивались. При этом получилось полотно, обладающее высокой
прочностью на растяжение (рис. 2).
Рис. 2. Плата в сборе
Еще более прочное полотно, способное выдержать любое обледенение, можно изготовить из тонкого троса из
нержавеющей стали, покрытого пластиком. В этом варианте печатные платы должны изготавливаться из стеклотекстолита
толщиной 4-5 мм.
Для защиты конденсаторов и паек от осадков можно одеть на платы отрезки термоусаживаемой трубки, до усаживания
заполнив их бескислотным силиконовым герметиком (продается в магазинах автозапчастей). При такой конструкции
полотно еще и не цепляется конденсаторами за что попало при установке антенны.
_______
Рис.3. Вариант защиты платы с конденсатором.
При подвесе точки питания антенны на высоте 9 м и концов на высоте 3 м получилась кривая КСВ с минимумом (1,9) в
диапазоне частот 7,0 – 7,2 МГц.
Измеренное входное сопротивление антенны в этой полосе составляло 230-250 Ом (значения пересчитаны к выходу
трансформатора, т.е. ко входу антенны).
При высоте точки питания 6 м, концов 3 м, настройка не изменилась, входное сопротивление снизилось до 170-180 Ом.
При установке антенны на высоте 3 м настройка не изменилась, входное сопротивление снизилось до 150 Ом. Когда
антенну растянули по снегу, настройка сдвинулась вверх на 300 кГц, входное сопротивление осталось на уровне 150 Ом.
Стало понятно, что для питания антенны нужен трансформатор 50:200, а не 50:450. Удивительно, что входное
сопротивление антенны слабо изменяется от высоты ее подвеса, вплоть до уровня снега (0,3 м от земли).
Несмотря на КСВ около 2,0 из-за неоптимального трансформатора, антенна легко подстраивалась до КСВ < 1,2 тюнером, и
во всем диапазоне его настройку можно было не изменять. Пора было попробовать ее при работе в эфире.
Работа велась с выходной пиковой мощностью 100 Вт SSB. Середина дня, диапазон 40 м. Сравнивались хорошо
согласованная антенна Inverted V (IV) и CCD антенны путем быстрого переключения.
Первая связь – с UA3HR, расстояние 30 км.
H=6 м: IV- 55., CCD - 56.
H=0 м (на снегу): IV – не слышна, CCD – 53 - 54.
Вторая связь – с EW7LO, расстояние 470 км.
H=6 м: CCD слышна на полбалла громче IV, при меньшей глубине QSB.
H=0 м: CCD слышна с QSB от 59 до 55, IV – от 56 до полного пропадания.
Затем при H=6 м были проведены связи в диапазоне 40 м:
Позывной
RS отпр.
RS прин.
Расстояние, км
UR5SEQ
59
58
1200
UA4COP
59+
59
800
UU2JB
59
59
1300
US7IT
59
59
950
RN3QOY
59+
59+10 дБ
520
RN3KI
59+
59+30 дБ
520
UA1CAD
59+
59
540
Впечатление от первого дня испытаний на ближних трассах: по уровню шума CCD не отличается от IV, выигрывает по
усилению примерно 1 б. при высоте подвеса 6 м и сохраняет работоспособность (в отличие от IV) даже при высоте 0,3 м
от земли (на снегу).
К следующему выходному был изготовлен трансформатор 50:200 Ом
Рис.4. Конструкция трансформатора 50:200
При работе в эфире на 100 Вт SSB были проведены связи:
В диапазоне 40 м:
Позывной
RS отпр.
RS прин.
Расстояние, км
RN3REZ
59
59+5 дБ
517
UT5AFK
59+
59+20 дБ
643
UA3RNO
59
59+15 дБ
517
RA6PKB
57
55
1550
UT0MO
59+
59
884
RA3QQ
59
59+10 дБ
520
UR3LE
59
59+10 дБ
724
US2LA
59
59
724
RK4FAV
57
59
625
RN4ZT
59
59
654
В диапазоне 20 м с подстройкой тюнером:
LZ170MDS
59
59
1700
HB9ENF
59
57
2200
ON5CQ
59
58
2206
В диапазоне 17 м с подстройкой тюнером:
Таким образом, CCD антенна на 40 м достаточно эффективна при работе на ближних трассах при высоте подвеса 6 м и
может быть с успехом использована и в диапазонах 20 и 17 м. При связях упоминание об используемой антенне
неизменно вызывало интерес корреспондентов, как отечественных, так и зарубежных, никогда не слышавших о ней и
удивлявшихся, что она хорошо работает при столь малой высоте подвеса.
Для изготовления CCD антенны на диапазон 80 м удалось найти в продаже импортные слюдяные конденсаторы SM 300 пФ
5% 500 В. Расчет по калькулятору для частоты 3,7 МГц дал число элементов - 21. Увеличили до четного числа - 22. Число
конденсаторов - 20.
Длина секции – 3,75 м, общая длина - 82,5 м. При подвесе точки питания (без трансформатора) на высоте 10 м с концами
на высоте 1,5 м частота настройки оказалась равной 3,5 МГц. Откусили 4 секции (по две с каждого конца), частота
настройки – 3,66 МГц. Приемлемо. Минимум КСВ (1,7 -1,9) в полосе 3,6 – 3,7 МГц. Входное сопротивление – близко к 100
Ом.
Таблица 1
Частота, МГц
3,6
3,7 3,8
Rвх, Ом
102 87
147
Проверяем частоту второго резонанса: Ура! Он оказался точно в диапазоне 40 м! Измеренное и пересчитанное ко входу
антенны сопротивление практически чисто активное (таблица 2).
Таблица 2
Частота,
МГц
7,0
7,1
7,2
R вх, Ом
136
102
134
Для данного варианта подвеса эта антенна хорошо согласуется в диапазонах 80 и 40 м и для ее питания нужен
трансформатор 50:100 Ом. Он легко выполним при соотношении витков 2:3.
Работа в эфире также подтвердила эффективность этой антенны. Было проведено 18 QSO на диапазонах 80 и 40 м на
трассах от 100 до 2500 км, все с хорошими рапортами корреспондентов. В результате вместо четырех антенн типа IV на
мачте была оставлена всего одна CCD антенна 80+40 м. Проверка ее на верхних диапазонах (20, 17, 15 м) на трассах
средней и большой протяженности показала, что она уступает по усилению вертикалу Gap Titan около 2 б.
К дополнительным достоинствам CCD антенны можно отнести ее нечувствительность к смещению точки питания (до
четверти длины волны от середины), близости к зеленым растениям и изгибам плеч в горизонтальной и вертикальной
плоскостях. Это особенно важно при размещении этой антенны удвоенной длины на ограниченной площади. Ее можно
разместить по деревянному забору или по растущим на участке деревьям, полностью скрыв от недружественных глаз.
При изготовлении желательно добавить по одной секции к каждому плечу, после установки антенны при ее настройке
можно удалять по одной секции. Длину конденсатора, ввиду ее малости, мы не учитывали. Не использовали мы и
антистатических резисторов, упоминаемых в некоторых статьях, поскольку при таких маленьких емкостях конденсаторов
сочли их ненужными. Кстати, американская фирма, изготавливающая CCD антенны на продажу, тоже их не использует.
В приложении приведены файлы моделей CCD антенн на 80 м (файл 2), 40 м (файл 3), двухдиапазонных на 80+40 м
(файл 4) и 40+20 м (файл 5), а также моделей антенн, концы которых опущены к земле, подобно IV(файл 6 , файл 7) .
Моделируйте сами. (Архив с файлами в конце статьи. - прим. ред.)
В заключение приводим конструктивные параметры CCD антенн, проверенных практически (таблица 3).
Таблица 3
Вариант
Емкость
конденсатора
Число
секций
Число
конденсаторов
Длина
секции
Общая длина
антенны
Трансформатор
220 пФ
28
26
1,53 м
42,8 м
50:200 Ом
300 пФ
18
16
3,75 м
67,5 м
50:100 Ом
CCD на 40 м
CCD на 80+40
м
В результате измерений изготовленной CCD антенны на диапазоны 80 и 40 м выяснилось, что при высоте подвеса точки
питания около 10 м входное сопротивление примерно равно 100 Ом. Был изготовлен трансформатор 50:110. Измеренное
со входа трансформатора сопротивление антенны и ее КСВ приведены в таблице 1. Знак реактивной части сопротивления
не определялся.
Таблица 4
Диапазон 80 м
Частота,
3,5
МГц
Диапазон 40 м
3,6
3,7
3,8
6,9
7
7,1
7,2
7,3
R, Ом
25
48
52
27
81
75
59
46
47
X, Ом
2
13
20
19
27
2
10
13
26
КСВ
1,7
1,3
1,5
2,1
1,9
1,5
1,3
1,3
1,7
Как видим, в средней части обоих диапазонов активная часть сопротивления близка к 50 Ом, наличие небольшой
реактивности говорит о необходимости небольшой корректировки длины плеч антенны. Впрочем и без этого трансивер
нормально работает на эту антенну. Несколько слов о конструкции трансформатора 50:110 (рис.5).
Рис.5. Конструктивное исполнение трансформатора 50:110.
Сердечник – 4 ферритовых трубки 9,5х17,5 длиной 35 мм (FRR-9,5), сложенных «биноклем». Первичная обмотка -2 витка
провода ПЭВ-0,5, вторичная обмотка – 3 витка того же провода. Провод первичной обмотки и провод двух витков
вторичной обмотки плотно свиты между собой. Провода обмоток продеваются в термоусаживаемые трубки длиной 70 мм,
помещенные в отверстия ферритовых трубок таким образом, что выводы первичной и вторичной обмоток выходят в
противоположные стороны, после чего трубки усаживаются горячим воздухом. Параллельно входу 50 Ом подключен
компенсирующий конденсатор емкостью от 51 до 75 пФ. Благодаря сильной связи между обмотками полоса частот
трансформатора, нагруженного на резистор 110 Ом – от 1,7 МГц до 40 МГц при КСВ< 1,2.
Для защиты от осадков трансформатор помещен в пластиковую бутылку с отрезанным дном.
Решайте сами, нужна ли вам такая антенна. Желаю успеха!
Признательность
Благодарю всех радиолюбителей, проявлявших живой интерес к моим экспериментам и помогавшим в поисках КСО-1
(RA3AAP).
Особая благодарность Юрию UA3HR, помогавшему в проведении измерений и не ленившемуся топтать высокие сугробы на
морозе!
Владислав Щербаков, RU3ARJ
Скачать файлы моделей CCD антенн (архив WINRAR)
создание сайтов - SkyColor