Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров

В.Я. Кирсей, uy0ua, г. Киев

В наши насыщенные информацией времена антенна болгарского радиолюбителя lz2zk "Двойная базука» [1] получила широкое распространение и популярность благодаря простоте, удобствам в изготовлении и хорошим параметрам. Слушающие радиоэфир и проводящие любительские связи на КВ-диапазонах операторы, знают, что и получаса не проходит, как очередной радиолюбитель сообщает, что работает на «базуке» (далее кавычки опускаются) и очень доволен ее работой. Не меньшее внимание базуке уделяют радиолюбительские информационные ресурсы, объем соответствующих авторских материалов в интернете давно зашкаливает []. И эти симпатии не есть дань «моде». Спора нет, антенна действительно обладает полезными особенностями и свойствами, что не расходится с отзывами владельцев и их корреспондентов.

Удивляет разнобой в трактовке радиолюбителями классификационного вида антенны, что напрямую связано с пониманием ее работы и правильным конструированием. Одни считают ее разновидностью петлевого вибратора Пистолькорса (ПВП) [2], другие – полноразмерным (укороченным) полуволновым диполем (с емкостными нагрузками на концах) [3], третьи, … – изощренным вариантом коаксиального «шнурка» с устройством симметрирования [QRZ.ru] и проч. Бросается в глаза и на слух еще одно устойчивое мнение – добровольные эксперты категорически отвергают сам факт новизны и отрицают наличие признаков изобретения у этой антенной конструкции, считая ее, как, например, А. Мойсеенко, us5ia, известной со времен Второй мировой войны, описанной еще К. Ротхаммелем [4] и З. Беньковским, Э. Липинским [5]. Многим операторам подобные словопрения (по-восточному - «буза») вокруг «базукиады» вообще не характерны и не интересны, лишь бы антенна работала и работала «хорошо». Все это и побуждает объективно разобраться в корнях, попытаться внести ясность по спорным вопросам и снять накопившиеся недоразумения.

Существует несколько вариантов базуки, рассмотрение которых логично и целесообразно начать с наглядной схемы «двойная базука» (double bazooka) болгарского хэма lz2zk (рис. 1)


Рис. 1

Сразу же внесем ясность в понимание концевых короткозамкнутых с двух сторон отрезков L2, выполненных автором из фрагментов двухпроводной 300-омной линии. Это не совсем удачная попытка увеличения диаметра проводника излучателя L вблизи узлов тока для получения широкополосности, т.е. в местах, где подобная мера может иметь шансы на успех при диаметре «концевиков» антенны не менее 50 см (в диапазоне 80 метров) [3]. Именно поэтому отрезки L2 многими радиолюбителями заменяются обычным проводом, канатиком, стержнями или замкнутыми с обеих сторон участками коаксиала. Ряд авторов, например [2], ошибочно считают отрезки L2 «емкостными нагрузками», забывая, что емкостные удлинители обязательно выполняются под углом к основному полотну L1 антенны; в разбираемом случае (рис. 1) эти отрезки суть соосное продолжение ее тела до резонансного размера.

Далее рассмотрим основу базуки – коаксиальный фрагмент L1. Для удобства анализа несколько видоизменим полную схему до варианта 9A4ZZ, рис. 2.

 

Рис. 2

Совершенно очевидно, что двойная базука представляет собой диполь Ld (проводник зеленого цвета), средняя часть которого совмещена с оплеткой кабельной части Lk, разрезанной в середине для подачи сигнала через коаксиальный фидер.

Поскольку коаксиальная часть замкнута на концах, а центральная жила не разрезана, возникает иллюзия присутствия «кабельного» ПВП. Но это явное заблуждение по следующим причинам:

- в ПВП оба вибратора равной резонансной и геометрической длины включаются параллельно; в нашем случае длины Ld и Lk различны, но остаются резонансными в силу разных коэффициентов укорочения из-за разных диэлектриков и геометрии;

- в ПВП оба вибратора электромагнитно взаимодействуют между собой, создавая суммарное излучение и увеличивая входное сопротивление до 300 Ом; в нашем случае излучение внутренней жилы отсутствует по причине экранирования оплеткой, входное сопротивление остается в пределах, характерных для диполя (около 50 Ом);

- в ПВП расстояние между вибраторами составляет десятки (УКВ) и сотни (КВ) мм; в нашем случае оно равно скромному размеру радиуса каждой половинки-плеча кабеля. Последнее создает ощутимые цилиндрические емкости, казалось бы, замыкающие оплетку с жилой по ВЧ. Но этого не происходит, ибо обе половинки, как замкнутые встречные четвертьволновые отрезки выполняют функции «металлических изоляторов» в средней точке жилы двойной базуки.

Функционально подобная антенная система известна, как диполь-шунтовой вибратор Г.З. Айзенберга [4-6], Рис. 3 (не путать с шунтовым питанием неразрезного диполя).

«Точки 1,3,5 и 2,4,6 принадлежат плечам вибратора (открытая ветвь), а точки 1,3,7,4,2 - шунту (закрытая ветвь). В достаточно широком диапазоне, вблизи резонансов этих частей антенны, реактивная составляющая входного сопротивления вибратора (Хвх < 0) компенсируется реактивной составляющей шунта (Хвх > 0)». Вибратор Рис. 3 лишен осевой симметрии, он практически «плоский». Поэтому Е-плоскостей поляризации у него две: плоскость, в которой лежат все проводники шунтового вибратора, и плоскость, ей перпендикулярная и проходящая через обе половины вибратора.

Особенностью базуки является заключение шунта (внутренней жилы) в «рукава-муфты» экрана оплетки, что не препятствует шунтирующему механизму и не создает две Е-плоскости поляризации.

Эти физические соображения позволяют сделать известные и мало известные выводы:

- как замкнутая, экранированная система двойная базука слабовосприимчива к внешнему окружению, что позволяет крепить ее на стенах, крышах зданий и сооружений, Рис. 4, вблизи линий энергоснабжения, вещания, кабельного ТВ и интернета,

Рис. 4

- базука совершенно не подвержена статике, безразлична к конфигурации в пространстве, работает практически на любой высоте;

- по параметрам направленности, усиления, входному сопротивлению двойная базука близка к параметрам классического диполя, но отличается большей широкополосностью;

- плечи кабельной части антенны могут выполняться из резонансных коаксиалов разных типов, размеров и параметров с учетом индивидуальных коэффициентов укорочения, соединение их центральных жил в точках 1, 2, 7 (Рис. 3) может выполняться пайкой или через ВЧ-разъемы и специального бокса, Рис. 5;

Рис. 5

- предпочтительно применять качественные коаксиальные кабели с плотным медным чулком-оплеткой;

- расчет размеров соответствующих частей антенны производится по классическим формулам, а настройка по известным правилам, приведенным, например, В. Кеденко, ut4en, [3].

Резюмируя изложенное, подчеркнем, что антенну двойная базука следует отнести к диполям-шунтовым вибраторам Г.З. Айзенберга и на этом положить конец всем имеющим место недоразумениям в понимании физики ее работы.

Остается прокомментировать некоторые разновидности схемно-конструктивных решений базуки.

О схемах питания. Нетрудно видеть, что в дополнение к традиционной схеме подачи сигнала в разрез оболочки кабельной части базуки может быть предложена схема шунтового питания – в разрыв жилы шунта при цельной оболочке, Рис. 6, и несколько схем с разрывом и оболочки, и жилы в совокупности с симметрирующими устройствами на кабельных отрезках (см., например, Рис. 3.13 источника [5]). Монтаж соединений удобно выполнить на разъемах в специальном боксе-коробке Рис. 5.

Рис. 6

Кстати, появившаяся на форуме QRZ.ru публикация В. Киселева, ua4sz, с броским названием «Прощай «Базука», виват «Стрела» содержит схему антенны, к базуке имеющей отдаленное отношение (Рис.7) даже с учетом графического сходства правой части. Как пишет сам

Рис. 7

автор, «это обычный диполь с четвертьволновым симметрирующим шлейфом, (который) расположен не вдоль фидера, а вдоль полотна диполя». В литературе и на IT-площадках можно встретить разнообразные модификации антенны двойная базука в виде inv V, «наклонный луч», несимметричного диполя, трэповых диполей, круговой рамки, треугольника, фракталов, и даже Яги и решетки…, в том числе, с различными укорачивающими корректорами. Подходы к конструированию подобных вариантов не отличаются от общеизвестных, поэтому в нашем обзоре опускаются.

В заключение остановимся на схеме вертикальной четвертьволновой

                                            

Рис. 8                                                                                                    Рис. 9

шунтовой коаксиальной антенны, которая может быть названа одинарной базукой, Рис. 8, по внешнему сходству с половинкой двойной базуки. Она образована отвесно расположенным коаксиальным кабелем с произвольным волновым сопротивлением. Нижний конец центральной жилы кабеля заземлен, а ее верхний конец соединен с экраном. Энергия радиоволны излучается только экраном кабеля, но вследствие малого отношения l/d его коэффициент укорочения близок к 0,95, и потому он слишком короток для четвертьволнового резонанса, вот почему требуется l1 нарастить отрезком l2 до резонансной длины ^/4.

При резонансе входное сопротивление четвертьволнового кабельного участка велико (металлический изолятор). При повышении частоты сигнала отрезок l1+l2 окажется слишком длинным (индуктивная реактивная составляющая). Одновременно станет чрезмерно длинной и короткозамкнутый четвертьволновый коаксиальный участок. Линия, превышающая четверть длины волны, оказывает емкостное действие.

В результате индуктивная составляющая отрезка излучателя и емкостная реактивность четвертьволнового коаксиала взаимно компенсируются, а сопротивление излучения возрастает.

С понижением частоты происходит обратное: отрезок излучателя становится емкостным, а коаксиального шунта - индуктивным, что также приводит к взаимной компенсации реактивных составляющих. Благодаря такой особенности системы рабочая полоса частот антенны расширяется. Сверху ее ограничивают нежелательные изменения диаграммы направленности, а снизу - резкое падение сопротивления излучения. Вследствие подобной широкополосности длину элементов антенны не следует стремиться выдерживать особенно точно. Как и для остальных вертикальных антенн, добротная «земля» - предпосылка высокого КПД.

Входное сопротивление остается активным в широкой области частот, а его величина изменяется вместе с сопротивлением излучения, требуя согласования. Согласование с волновым сопротивлением фидера обычно осуществляется с помощью известного омега-согласующего звена или корректно спроектированного «балуна». Как и в случае двойной базуки существуют варианты схемно-конструкторских решений и одинарной базуки, а также схем ее питания и симметрирования.

В антеннах стационарных передающих центров издавна используются излучающие трубные муфты с неизлучающими шунтовыми стержнями, рис. 9, функциональное назначение которых описано выше, что проявляет исторические корни конструктива базуки, подтверждает справедливость ее отмеченных рабочих и теоретических азов.

Автор надеется, что описанная физика работы антенны базука с несколько новых позиций сослужит добрую службу радиолюбителям, способствуя правильному пониманию и построению ее многочисленных реализаций, и с благодарностью примет замечания и предложения по совершенствованию проделанной работы.

Информационные источники.

1. Kiril Drandarov, lz2zk. Домашняя страница: 

2. А. Аксенов, ur5eup. Анатомия базуки. http://ur6ec.at.ua/publ/anatomija_bazuki/2-1-0-22

3. В. Кеденко, ut4en. Страдания по базуке. «Радон». 10.02.2014.

4. К. Ротхаммель. Антенны. М. «Энергия». 1969.

5. З. Беньковский, Э. Липинский. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн. М. «Радио и связь». 1983.

6. В.В. Никольский. Антенны. М. «Связь». 1966.

P.S.

1. В обзоре использованы и другие материалы из интернета, ссылки на которые привели бы к переполнению избыточной информации, не облегчающей понимание изложенного.

2. Автор благодарен В. Кеденко, ut4en, А. Мойсеенко, us5ia, за предварительный просмотр текста и сделанные замечания, что способствовало снятию отдельных авторских погрешностей.


Источник: http://ur6ec.at.ua/publ/ob_antenne_dvojnaja_bazuka_popytka_snjatija_nedorazumenij/2-1-0-37


Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров

Кв антенна базука на 80 метров