Для работы в полевых условиях на основных диапазонах 20 и 40 метров я обычно использую антенну Linked Dipole - Диполь с переключением полотна с помощью крокодилов. Такая антенна легкая, причем ее можно улучшить, добавляя промежуточные диапазоны просто добавляя конденсаторы в разрыв полотна антенны (по материалам http://goryham.qrz.ru/ant/upa7-10-14.htm "Простая носимая антенна на 7-10-14МГц" от UA6HJQ)
Но, в некоторых ситуациях, переключать антенну может быть неудобно, ведь для опускания полотна антенна требуется складывать удочку, либо опускать два плеча антенны. На морозе удочка может смерзнуться и не складываться, кусты и заросли, сугробы могут мешать доступу к краям антенны для их переключения. Ночное время или осадки также фактор - не способствующий вылазкам из под навеса для переключения антенны.
Вопрос многодиапазонной антенны может решаться по-разному. В данном случае рассмотрим диполь 20+40 метров с трапами. Трап - это параллельный LC контур. Любой контур обладает резонансной частотой и добротностью, которая связана с полосой пропускания. Вместо подключаемых крокодилов мы установим такие контуры, которые помогут работать антенне на двух разных частотах.
Алгоритм:
1. Рисуем диполь верхнего диапазона (плечи по 5.2 м на 20М) на заданной высоте, ставим источник в центре; 2. Добавляем элементы нижнего диапазона (плечи по 4.5 м на 40М) с LC элементами на концах; 3. Подбираем желаемую центральную частоту у трапа, для верхнего диапазона определяем необходимую индуктивность для заданной частоты и ёмкости (Используем С = 100 пФ); 4. Корректируем размеры плеч верхнего диапазона (уменьшаем), для получения минимума КСВ на частоте трапа; 5. Корректируем размеры плеч нижнего диапазона , для получения минимума КСВ на нужной частоте диапазона; 6. Помним, что расчет ведётся для провода без изоляции. Провода в изоляции на практике будут более короткими.
Модель антенны:
Трапы помечены красными крестиками. Параметры трапов: С=100 пФ. L=1.274 мкГн. В программе легко подбирать величину L, при фиксированном С, задавая параметр F/B1 (резонансная частота). Добротность принимаем за среднюю 300 (она может быть реально от 100 до 500). Трап должен быть настроен на частоту верхнего диапазона. Практически из модели хорошо видно, что если установить трап 13.5 МГц (ниже) или 14.5 МГц (выше), антенна совершенно расстраивается в рабочей полосе 20М! Практически, для выбранной частоты трапа 14.1 МГц он может быть в допуске от 13.9 до 14.2 МГц, с ростом отклонения частоты Трапа от заданной, согласование антенны ухудшается. При ёмкости 100 пФ для частоты 13.9 МГц нужна индуктивность 1.311 мкГн, а для14.2 МГц 1.256 мкГн.
На полосу и резонанс верхнего диапазона также немного влияют и длины проводников за трапами!
Внешний вид трапов от Sotabeams(на фото справа):
Кольца Amidon желтые Т50-6, 17 витков, индуктивность 1.4 мкГн. Если отмотать 1 виток, то индуктивность снизиться до 1.2 мкГн. Я привел эти цифры, показать, что индуктивность изменяется достаточно быстро, в рамках точности настройки такой антенны. У показанных трапов практическая резонансная частота получилась 13840 и 13900 КГц. Я думаю, вполне возможно изготовить трап используя простую двухконтактную площадку и самодельную бескаркасную катушку.
Расчет ведется для провода без изоляции с R = 1.5 мм. Использование более тонкого провода, сужает полосу антенны и увеличит КСВ. Рассматриваем случай с небольшим влиянием земли, высота подвеса = 10 метров. Получаем плечо для 20М длиной 5.1 метра, плечо для диапазона 40М длиной 9.6 м. Отмечу, что если бы антенна была без трапов, длина плеча на 40М составила бы около 10.1 метра (длиннее), а для диапазона 20М - 5.2 метра (длиннее). На нижней частоте трап работает как удлиняющая катушка, поэтому полотно укорачивается, а вот почему он не работает как укорачивающий конденсатор? =) Посмотрим на полосу пропускания верхнего диапазона 20М:
Картина не радужная, полоса диапазона по уровню КСВ=2 составляет около 70 кГц (потери на рассогласовании 11.1%) , диапазон полностью не перекрывается, либо придется работать с повышенным КСВ=3 (потери рассогласования 25%). В моей видно, что трап на частоту 14.1 МГц обеспечивает минимум КСВ антенны на 14.15 МГц (чуть выше), для сдвига полученной частоты вниз следует скорректировать длину антенны (удлинить плечи 20М до 5.15, каждое, здесь я этого не сделал, считаем, что получилась антенна на частоту 14.15 МГц). При использовании кабеля RG-58 длиной 10 метров на центральной частоте 14.1 МГц, Zант= 90-j50, приведенное ко входу трансивера Z=22+j2 Ома, что будет расценено им как КСВ=2, потери в линии составят 1.44 дБ (28.2 %) без использования тюнера со стороны трансивера, и 0.77 дБ (16.3%) с использованием идеального тюнера. В начале диапазона Zант= 75-j90, приведенное ко входу трансивера Z=15.5+j5 Ома, что будет расценено им как КСВ=3, потери в линии составят 2.55 дБ (44.4 %) без использования тюнера со стороны трансивера, и 1.12 дБ (22.8%) с использованием идеального тюнера. В конце диапазона Zант= 115+j90, приведенное ко входу трансивера Z=18.4-j21.3 Ома, что будет расценено им как КСВ>3, потери в линии составят 0.9 дБ (41.9 %) без использования тюнера со стороны трансивера, и 1.12 дБ (18.2%) с использованием идеального тюнера.
При использовании Трапа с емкостью 1000 пФ, индуктивность составит 0.127 мкГн, а добротность снизится почти в 10 раз. Антенна расстроиться на частоте 14.1.
При использовании Трапа с емкостью 10 пФ, индуктивность составит 12.741 мкГн а добротность увеличиться почти в 10 раз. Полоса антенны расширяется, во всем диапазоне 20М КСВ менее 2 (полезно).
Практически же вариант с емкостью 100 пФ - оптимальный. Катушка легко изготавливается, содержит разумное количество витков (меньшие омические потери в проводе катушки).
Теперь рассмотрим нижний диапазон 40М.
Похоже, никаких проблем. КСВ во всем диапазоне не выше 1.8. Для кабеля RG-58 длиной 10 метров в наихудшей точке 7.200 МГц. Zант= 80+j25, приведенное ко входу трансивера Z=32+j13 Ома, что будет расценено им как КСВ > 1.5, потери в линии составят 0.77 дБ (16.3 %) без использования тюнера со стороны трансивера, и 0.45 дБ (9.8%) с использованием идеального тюнера.
Диаграммы направленности данной антенны близки к диаграммам обычных диполей на такой же высоте.
20 метров:
40 метров:
Усиление на диапазоне 40М чуть хуже, из-за укорачивания полотна антенны.
Давайте теперь рассмотрим влияние земли на полосу и согласование антенны. Для этого просто опустим модель на высоту 5 метров.
20 метров:
(меньше точек)
(больше точек)
40 метров:
Полезного не добавляется.
Теперь перейдем от диполя к диполю с наклонными концами - Inverted-V. Зададимся высотой вершины около 8 метров, краев 2 метра, что в большинстве случаев и бывает на практике. Трапы на частоту 14.05, при ёмкости 100 пф и индуктивности 1.28 мкГн.
Описание антенны в формате Mmana-Gal:
W3DZZm Inv-V 20+40 М, 100 пФ, 1.274 мкГн
*
14.1
***Wires***
5
0.0,-0.01,8.0,0.0,0.01,8.0,8.000e-04,-1
0.0,-0.01,8.0,0.0,-4.1,5.0,8.000e-04,-1
0.0,0.01,8.0,0.0,4.1,5.0,8.000e-04,-1
0.0,-4.1,5.0,0.0,-7.7,2.0,8.000e-04,-1
0.0,4.1,5.0,0.0,7.7,2.0,8.000e-04,-1
***Source***
1,0
w1c,0.0,1.0
***Load***
2,1
w4b,0,1.28318,100.0,0.0
w5b,0,1.28318,100.0,0.0
***Segmentation***
800,80,2.0,2
***G/H/M/R/AzEl/X***
2,0.0,3,50.0,120,60,0.0
График КСВ на 20М:
График КСВ на 40М:
Все также посредственное согласование.
А вот такой был бы график, если бы 40М концы отвалились вместе с трапами:
20 метров:
КСВ улучшается, полоса шире, резонанс смещается вверх по частоте. Значит, плечи простого инвертед - Ви должны быть длиннее для работы в диапазоне.
Данная статья подготовлена после пробного использования трапов в моей антенне Linked Dipole (2023.05.13)
Где я и заметил, завышенный КСВ (2.3) для диапазона 20М, и смещенный резонанс для диапазона 40М (6800 кГц), т.к. не укорачивал края антенны.
20 метров:
40 метров:
Это хорошо соответствует моделированию, проведенному выше. Таким образом, траповый диполь можно считать сложной в настройке антенной, с посредственным КСВ и узкой полосой.
В данной заметке мой субъективный взгляд на два трансивера с точки зрения основного походного трансивера. Поскольку я являюсь владельцем этих двух трансиверов, то данный материал подготовить не составляет труда. Итак, с Yaesu FT-817 я знаком достаточно давно, с 2015 года, когда многие экземпляры PFR-3 собирались и активно обсуждались в QRP - сообществе (RU-QRP). Свой экземпляр "желтенького" я получил в 2023 году (ex.владельцы, RX3G/R1LB) и уже успел обкатать в нескольких полевых вылазках (см. Игра Снеговик 2023 г., и водный поход по Суне). Итак, начнем сравнение.
По габаритам:
FT-817 19х14х3.8 см, 0.9 кг без батареек
PFR-3 18.5х13.0х6.0 см, 0.6 кг без батареек
Существенного отличия здесь для меня нет. Оба в железном корпусе, достаточно крепкие.
По питанию:
FT-817 может работать от внутренней кассеты Ni-MH аккумуляторов, такой же кассеты с 8 АА алкалиновыми батарейками (меньше по времени) или от внешнего источника 12 В. Кассета Ni-MH может заряжаться самим трансивером от внешнего источника, но ресурс ее небольшой и уже через несколько лет использования она едва может обеспечить немного минут в режиме "приём". Существуют специальные крышки-со встроенным Li-Ion аккумулятором от WindCamp, но их цена - более 5000р (в 2023 г.), кажется, неоправданной. В настоящее время я использую только внешнюю кассету с тремя 18650 Li-Ion аккумуляторами. Ток потребления в режиме приема около 500 мА.
PFR-3 имеет в себе кассету, в которую можно поместить 8 Ni-Mh аккумуляторов или алкалайновые батарейки. Для доступа к этой кассете необходимо открутить крепежные винты нижней части корпуса. В настоящее время я использую только внешнюю кассету с тремя 18650 Li-Ion аккумуляторами. Ток потребления в режиме приема около 50 мА, что позволяет работать даже от батарейки типа 6F22 (Крона)!
Ток в режиме приема, меньший в 10 раз является существенным преимуществом трансивера PFR-3.
По режимам и диапазонам:
FT-817 поддерживает все распространенные КВ диапазоны 160-10М, а также УКВ 144/433 МГц + прием Wide FM (ФМ Радио), + Narrow FM (137 МГц), + Авиадиапазоны (122 МГц, АМ). Режимы: CW/USB/LSB/Digital. Одним словом - мультимодовый комбайн с широчайшими возможностями использования. Например аварийная связь, круглые столы, УКВ переговоры (в качестве рации). Наличие SSB может быть важным для работы на определенные дипломы, активации или контесты. Выходная мощность 5 Вт.
PFR-3 поддерживает диапазоны 40,30,20 М. Режим только CW. Есть возможность записать в память сообщение маяка. Запись выполняется только манипулятором. Для использования прямого ключа, средний контакт джека 3.5 должен быть запаян на землю. Выходная мощность 5 Вт.
По подключению АФУ:
FT-817имеет фронтальный разъем BNC и тыловой UHF. Что позволяет подключать двумя кабелями две разные антенны. Как правило используется один из разъемов. Встроенного тюнера нет. Есть встроенный индикатор КСВ, что позволяет заметить проблемы в согласовании сразу.
PFR-3 имеет BNC разъем, и розетку для подключения симметричной линии. Имеется вcтроеный тюнер Z-типа с режимами Low-Z/Hi-Z. Тюнер может работать на симметричную линию, так и с коаксиальным кабелем. Есть возможность подключения антенны типа длинный луч, главное правильно выставлять тумблеры, управляя коммутацией ВЧ компонентов. Для индикации используется светодиод, который зажиганием может показать рассогласование с антенной или линией. Данный индикатор может быть полезен во многих случаях, но для подключения Magnetic Loop ловить точную настройку рамки с ним будет затруднительно. Главное преимущество такой системы - возможность возить с собой антенну-луч VP2E длиной 20 метров, и согласовывая ее прямо трансивером без использования внешних СУ и кабелей. Для работы с лучом VP2E выбираем кнопкой режим BLT, а боковой тумблер наклоняем к симметричному выходу трансивера, это подключает "общую землю" к черной клемме симметричной линии.
По общей эргономике:
FT-817 имеет множество настроек, вызываемых кратким и длинным нажатием на клавишу F. Большинство функций из которых вряд ли когда-то потребуются. Я использую функцию NAR (включение узкой полосы 300 Гц). Отмечу, что для данной полосы я установил отдельно приобретённый ЭМФ, также я использую функцию выбора выходной мощности 0.5-5 Вт. Диапазоны переключаются кнопками Band, все перестройки фильтров выполняются реле. Частота и напряжение выводятся на экран. Для прохода по частоте есть валкодер. Звук может быть выведен на корпусной встроенный динамик.
PFR-3 почти все аналоговые настройки имеет на верхней панели в виде ручек и переключателей. Несколько настроек (скорость электронного ключа, запись в память, частотный сдвиг приема CW) можно выбрать, зная комбинацию нажатий на клавишу "M". После снятия питания настройки возвращаются по-умолчанию. Валкодера нет, для прохода по частоте используются кнопки "вверх" и "вниз", таким образом здесь проще стоять на CQ, чем анализировать диапазон. На дисплее отображается частота без старшего разряда мегагерц. Напряжение питания не отображается. Полоса кристаллического фильтра одна - 300 Гц, поэтому прием SSB затруднен. Основная сложность - не забыть правильное положение рычажков смены диапазона и настройки подключения антенны / тюнера. Есть риск подать мощность на неправильно скоммутированный канал АФУ, здесь требуется внимательность. Встроенного аудиодинамика нет.
Итог: Для полного использования радиолюбительского потенциала, участия в контестах и активациях необходимо использовать FT-817. Для прогулок, экспериментов, проведения некоторых связей, и в условиях экономии энергии, можно использовать PFR-3.
Ответвление радиолюбительского хобби - запуск высотных телеметрических шаров продолжает своё развитие в 2023 году, о чём можно узнать от наших зарубежных партнёров. В данной заметке рассмотрим это подробнее.
Сборка любого такого маячка-трекера представляет собой достаточно объемную научно-техническую задачу для любого радиолюбителя и фаната данной темы. Должны быть решены вопросы: электроснабжения, получения данных GPS, передачи радиосигналов (антенна, температурная стабилизация частоты), сбор дополнительных научных сведений (давление, влажность, прозрачность облаков). Вес такого маячка не превышает 20 грамм, и выводится в свободное плавание на паре майларовых шаров. Накачка таких шаров - отдельная сложная задача, т.к. шар может подняться выше проектной высоты и разорваться, если же объем газа будет недостаточным, шар может опуститься раньше времени. Уже есть успешно работающие маячки облетевшие земной шар не один раз (Alan W7QO, Leo Bodnar M0XER, Dave VE3KCL and other).
На фотографии показан вариант размещения солнечных элементов под наклоном к горизонту.
На фотографии показана плата микроконтроллера и выносного датчика отражения облачности.
Существуют версии плат, в которых программатор отламывается от основной платы для снижения веса.
На фотографии показана плата (Alan W7QO)
Для передачи сообщений используется стандарт WSPR-2. Как правило маяк передает обычное сообщение ВСПР с классическим позывным. Телеметрическая информация передается отдельными сообщениями со специальными позывными. Например строчка: 0X2RRR RR00 23 содержит в себе специальной позывной 02. Все остальные значения - являются закодированным сообщением. Если описать кратко, то каждому набору возможных комбинаций букв соответствует особое число в искусственной системе счисления, где разряды числа, кодируются символами сообщения WSPR. В свою очередь данное число можно разложить в другой искусственной системе счисления, где компонентами (разрядами) числа будут физические величины такие как координаты, высота, температура и т.п. Данный подход позволяет максимально полно использовать все поля формата WSPR-2, но он совершенно не подходит для оценки человеком без обработки. Всегда требуется использовать калькулятор пересчета.
На фотографии показана таблица Excel, где представлено переданное закодированное сообщение в ВСПР (серое), числа в процессе преобразования (белое), и раскодированные значения физических величин (голубым).
Если раньше для обозначения использовались только специальные позывные типа 0xX и QxX, то теперь ещё встречаются и 1хХ. Помимо этого, добавилось частотное разделение каналов, всего 4 частоты в окне приема ВСПР (+20 Гц, +60 Гц, +140 Гц, +180 Гц) и временное разделение каналов в окнах по 10 минут (+00, +02, +04, +06, +08 минуты). Для диапазона 20М распределение независимых каналов показано в таблице:
Привожу проект регламента радиолюбительских соревнований "Городские веревки"
Цель: Провести соревнования на простой аппаратуре и антеннах одинакового класса в похожей шумовой обстановке. Участник должен работать из многоквартирного дома используя передающую аппаратуру до 5 Вт, и простые антенны, установленные на балконе или закрепленные на карнизе (Long Wire, Windom, Magnet Loop).
The Goal of this game is working in town conditions. Radio must be QRP - 5W or QRPP (VLP) < 1W. Antenna must be Long Wire, Magnetic loop near window or balcony fixed.
Начало: 06:00 UTC Завершение: 09:00 UTC Виды модуляции: CW/SSB Диапазоны: 40 м, 20 м
КЛАССЫ: - VLP (very low power) - выходная мощность не более 1Вт; - QRP (classical QRP) - до 5Вт;
КОНТРОЛЬНЫЕ НОМЕРА: Участники передают RST, порядковый номер связи и категорию. Например, 599 001 QRP. Общий вызов: "TEST TOWN HAM" или "TH TEST".
ОЧКИ: В зависимости от от категории корреспондентов очки за связи начисляются следующим образом: VLP - VLP- 3 очка; VLP - QRP - 2 очка; QRP - QRP- 1 очко;
Для возможных выездов на природу приобрел себе "карманный" трансивер Hendricks PFR3. Данный аппарат был популярен у QRP радиолюбителей еще каких-то 10 лет назад (2000-2015 гг.) Мой экземпляр собран RX3G, и долгое время служил у R1LB. Этот трансивер может работать только в режиме телеграфа. Рассмотрю его использование в походе 05.08.2023-15.08.2023 по р.Суна от Пяльеозеро до Гирваса.
Сравнивать я его могу только с Yaesu FT-817, т.к. оба аппарата использовал в полевых условиях.
Масса PFR-3 ближе к 500 грамм, у FT-817 ближе к 1 кг. Их размеры можно считать одинаковыми. Для питания кассета на 3 х 18650 Li-Ion. Ток потребления PFR-3 50 мА. У FT-817 более 350 мА. Трех указанных аккумуляторов по 3000 мА*ч мне хватило на недельный поход. PFR-3 имеет встроенный тюнер типа Z-match, что позволяет использовать в качестве антенны луч или симметричную линию с диполем. Для антенны используется тонкий многожильный провод. Длина 19.5 метров, 0.5 метра для подключения полотна к трансиверу "красный провод" и еще 0.5 метра ВЧ "земля", черный провод. Таким образом трансивер "встроен" в разрыв полотна антенны. Здесь мы экономим массу в отсутствии антенного кабеля. Весь набор из PFR-3, луча, ключа, батарей и проводов имеет массу около 1 кг.
Луч антенны подвешен в форме VP2E с углом при вершине, близким к 90 градусам. Это должно обеспечивать наилучшие условия формирования ДНА для вертикальной поляризации. Высота подвеса оптимальная около 7-8 метров, по факту 5-6 метров. На работу такой антенны большое влияние оказывает грунт. В моем случае он мог был и песчаным, и болотно-торфяным и каменным. И просто наклонным, что должно было сказаться на форме ДНА и усилении.
Схема антенны:
Диаграмма направленности V+H для диапазона 20М:
Импедансы для диапазонов: 20,30,40 метров.
Диаграммы направленности на 30М и 40М малоинтересны, понятно, что это малонаправленные антенны, да еще и низковисящие. Импедансы на 30М и 40М - космические, что вряд ли понравится встроенному СУ PFR-3. Для 20М имеем максимумы излучения перпендикулярно полотну антенны, с зенитным углом 25 градусов, усиление около 3.2 дБи.
Маленький внешний динамик не обеспечивает нужной громкости и в полевых условиях его не слышно.
Громкости наушников-вкладышей хватает с лихвой. Особенность приемника - даже на минимальной громкости слышен шум, т.е. это шум усилителя, а не эфира.
Для работы с лучом VP2E выбираем кнопкой режим BLT, а тумблер наклоняем к симметричному выходу трансивера, это подключает "общую землю" к черной клемме симметричной линии.
Всегда получалось настроить диапазон 20М. Иногда слабое свечение индикатора можно было убрать, добавив еще 0.5 метра "земли". Диапазон 30М у меня настроился на 1 из 4 стоянок. Диапазон 40М не настроился нигде, поэтому считать такую антенну универсальной для двух диапазонов 20/40 нельзя. Конечно, может быть не хватает реактивностей в самом СУ PFR-3.
Одним из вариантов решения - попробовать использовать полотно длиной 40М.
В походных условиях аппаратура в основном работает в условиях повышенной влажности. В солнечный день Влажность составляет около 50%
А в дождливый под 100%, в палатке аналогичные условия постоянно.
По этой причине и сушить грибы - дело невыгодное.
С внешней активной колонкой слушать трансивер вполне удобно.
Интересно использовать такой комплект с возможностью размещения в палатке, однако есть одно условие - ветка под которой находится вершина антенны, должна быть на расстоянии от 8 до 10 метров до трансивера. Зачастую это не так, и тогда приходится выполнять подвес антенны неоптимально, с углом большим 90 градусов при вершине. Возможно, вопрос решается отдельной удочкой длиной 8 метров, но в моих лесных условиях надо использовать деревья.
При полотне длиной около 40М расстояние до подвеса антенны увеличиться до 16-20 метров.
Транспортировка электроники выполняется в отдельном гермомешке Legor, который помещается в гермомешок Legor большого размера. "Сопливые" гермомешки из тонкой ткани или полиэтилена как правило служат всего 1-2 выезда, далее это просто сумки, без герметичности.
Для подзаряда мобильных устройств и заряда 18650 Li-Ion есть такой золотистый повербанк. Он сломался в начале похода, скорее всего от влажности. Там же его друг черный повербанк на 3000 мА, также сломался в самом начале. На фото виден результат работы двух прохудившихся "герм"
Здесь конструктивная проблема - точка пропускания шнурка со временем расклеилась. А вот у гермы покрупнее проблема в торце, на стыке швов. Обе "гермы" сохнут.
Для пополнения запасов провизии можно рассчитывать на грибы или рыбалку.
В итоге на "радио рыбалке" собрал несколько связей.
На выписке из Hamlog.online сразу видно, что мне помогал только диапазон 20 метров.
Из неприятных особенностей трансивера PFR-3.
1. При нажатии клавиши "частота вниз", очень часто она идет вверх.
2. При нажатии клавиш "частота вверх"/"частота вниз" кратковременно трансивер перепрыгивает на диапазон 30М или 40М, потом возвращается на 20М. Вот что это, программная ошибка?
