Вертикальная многодиапазонная антенна от RW4NA и UA4NBH [Poor man vertical antenna]

 Недавно мне прислали ссылку на антенну от RW4NA и UA4NBH с просьбой прокомментировать её работу. У меня нет этой антенны, да и чтобы её делать сначала нужно понять, будет ли она вообще работать. Описание антенны можно найти здесь: https://qsl.net/ra4nf/RA4NF/vertical.htm

Также она называется антенной UA4N. На картинке мы видим синим вертикальную часть, красным провод согласования (контур?!), зеленые радиалы. Первый вопрос возникает сразу, откуда берется число 4.67 метра для высоты антенны? Эта цифра лежит между четвертью волны для 20М и 17М.  

К сожалению файла модели этой антенны нет. В MMANA-GAL её можно представить (без провода согласования) так:

Вертикальная многодиапазонная антенна RW4NA и UA4NBH

*

14.15

***Wires***

11

0.0, -0.75, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 8.000e-04, -1

0.0, 0.75, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 8.000e-04, -1

0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, -0.01, 8.000e-04, -1

0.0, -0.75, 4.67, 0.0, -0.75, 0.0, 8.000e-04, -1

0.0, 0.75, 4.67, 0.0, 0.75, 0.0, 8.000e-04, -1

0.0, 0.0, -0.01, 5.297, 0.0, -0.01, 8.000e-04, -1

0.0, 0.0, -0.01, -5.297, 0.0, -0.01, 8.000e-04, -1

0.0, 0.0, -0.01, 3.5, 0.7, -0.01, 8.000e-04, -1

0.0, 0.0, -0.01, -3.5, -0.7, 0.0, 8.000e-04, -1

0.0, 0.0, -0.01, 2.45, 1.0, -0.01, 8.000e-04, -1

0.0, 0.0, -0.01, -2.45, -1.0, -0.01, 8.000e-04, -1

***Source***

1, 0

w3c, 0.0, 1.0

***Load***

0, 0

***Segmentation***

800, 80, 2.0, 2

***G/H/M/R/AzEl/X***

2, 1.0, 1, 50.0, 120, 60, 0.0

Я добавил по паре противовесов на диапазоны 20-15-10 метров. Допустим антенна будет расположена в 1 метре от земли. А расстояние между вертикалами выбираем рекомендованное среднее в 1.5 метра! Получаем следующую таблицу по диапазонам от 20М до 10М:

Для всех диапазонов (кроме 17М) получается около круговая диаграмма направленности.

20 метров (похожие у 15М, 12М, 10М):

17 метров:

В целом, рассматривать 17 и 12 метров не имеет смысла без противовесов, но т.к. авторы упомянули хорошую работу этих WARC диапазонов, я заглянул на них тоже. Задирание диаграммы связано взаимодействием с имеющимися противовесами для 20-15-10 диапазонов, и может быть убрано введением противовесов для 17М диапазона.

Усиление антенны в максимальном направлении составляет около 0,35 дБи на 20М до 1.43 дБи на 10М, что соответствует обычным антеннам типа GP аналогичной длины.

Вернемся к статье. Магия заключается в системе согласования, выполненной обвивкой провода вокруг нижней общей части питания вертикалов. Процитирую (здесь и далее цитаты курсивом):

4. Линию согласования 150 ом можно изготовить следующим образом: возьмите провод чуть более 2,65 м, оденьте на него толстую хлорвиниловую трубку и обмотайте вокруг излучателя (на рисунке выделен синим цветом). Примерно получается 20 витков на всю длину линии. К центральной нижней точке излучателя крепится жила питания, а к намотанному поверх проводу - оплетка; к точке соединения с оплеткой крепятся радиалы.

   Можно изготовить линию из коаксиального кабеля 150 Ом, тогда конструкция получается следующей: (см. рис.2). Внешние концы кабеля жилой соединены к вертикальным частям антенны, а оплетка остается неоголенной, разрез кабеля залить герметичной мастикой, воском или пластилином.

У меня сразу появляются вопросы, откуда берется длина провода 2.65 метра, если расстояние между вертикалами можно выбирать от 0 до 2М. И это число неизменно? 

5. Мачту и поперечину сверху лучше изготовить из изоляционного материала. Одна особенность: поперечины может не быть, тогда концы антенны сводятся в одну точку вверху, но не закорачиваются. От длины поперечины зависит широкополосность на диапазоне 10 м, так как он занимает самый широкий участок частот. Чем ближе сведены концы, тем антенна широкополоснее. Советую выбрать среднюю длину - 1,2 - 1,5 м.

Вариант с коаксиальными кабелями как будто делит на два подводимую мощность к вертикалам, при этом радиалы остаются общими?! 

6. Кабель питания для описанной конструкции - 75 Ом. Можно подводить и 50-Омный кабель, но тогда линию согласования нужно изготовить из 100 омного кабеля.

Все просто, Z линии = 2 * Z кабеля.

С линиями, сильно отличающимися от указанных сопротивлений, антенна не тестировалась.

То есть вертикалам всё равно, что 100 Ом, что 150 Ом к ним подводить?!

Коаксиалы 100 или 150 Ом тоже не так часто встретишь! Не собирать же еще из пары 75 или 50 - омных такие куски с нужным сопротивлением?! 

7. На диапазонах 18 и 24 Мгц у меня радиалы пока не установлены, несмотря на это на всем участке этих диапазонов КСВ получилось не выше 1,5

Вот здесь происходит какое-то волшебство, особенно для 18 МГц, т.к. длина излучателей все еще близка к ламбда/4, а не к ламбда/3. 

На диапазонах 18 и 24 Мгц у меня радиалы пока не установлены, несмотря на это на всем участке этих диапазонов КСВ получилось не выше 1,5.

Диаграмма направленности - вдоль нижней линии питания основные лепестки за счет сфазированности двух вертикальных плеч антенны.

А смена диапазонов не разрушает эту "сфазированность"?

Антенна имеет усиление порядка 5-6 Дб по отношению к диполю на рассчетном диапазоне, т.е на 20 метрах. Балл - это уже что-то! 

Отмечу, что 5-6 дБ по отношению не к изотропному источнику, а Диполю, т.е. по отношению к изотропному это еще +2,15 дБи, или 7.15-8.15 дБи!  Напомню, что средняя Yagi 2-элемента 20М на высоте 10 метров дает усиление 10.6 дБи. Откуда такое усиление на необычной формы GP мне непонятно.

На остальных диапазонах параметры антенны зависят от качества исполнения согласующей линии. Сделайте ее из коаксиала, это и есть качество.

Здесь тоже не понял. В чем измерить качество исполнения, и на что оно должно повлиять? Согласующая линия в теории должна влиять на качество согласования с питающим кабелям. Сделал плохо - получил повышенное КСВ и потери мощности. На параметры антенны (ДНА, усиление, F/B) согласование влиять не должно.

Пока я не очень понимаю принцип работы такой антенны, чтобы рекомендовать её повторять. 

Материал подготовил: Лавриненков Игорь / R2AJA

Для связи с автором есть почта: R2AJA at MAIL RU