Записки программиста

J-антенна, она же J-pole — популярная среди радиолюбителей антенна, типично используемая на УКВ. Недавно я решил сделать J-антенну на диапазон 2 метра, просто потому что я никогда раньше ее не делал. Заодно было решено попробовать новый для меня материал, медные трубы.

Теория

По форме J-антенна действительно непоминает латинскую букву J:

Фактически, J-антенна — это вертикальный диполь с запиткой снизу. Верхняя часть представляет собой полотно антенны длиной λ/2, то есть, диполь. Нижняя часть антенны — это согласующая секция. Она представляет собой двухпроводную линию длиной λ/4. Коаксиальный кабель подсоединяется к антенне в некоторой точке этой секции, как изображенно на картинке. Этим обеспечивается согласование коаксиального кабеля, имеющего волновое сопротивлением 50 Ом, и диполя, который при запитке с краю имеет высокое сопротивление, несколько тысяч Ом.

Почему такая схема вообще что-то согласует? Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим два граничных случая. Допустим, мы решили запитать J-антенну в самом низу согласующей секции. Спрашивается, каково входное сопротивление антенны в этой точке? Нетрудно догадаться, что здесь мы имеем короткое замыкание, то есть, сопротивление 0 Ом. Хорошо, теперь переместимся на λ/4 выше и попытаемся запитать антенну здесь. Какое мы увидим входное сопротивление? Оказывается, что бесконечно большое, поскольку λ/4 секция является не чем иным, как четвертьволновым трансформатором, на конце которого 0 Ом.

Интуиция подсказывает, что где-то между этими двумя крайностями можно найти любое активное сопротивление, хоть 50 Ом, хоть 75 Ом, хоть любое другое. И действительно, на практике именно так и оказывается.

Практика

Антенну было решено делать из медных труб диаметром 10 мм. Раньше я никогда не паял медные трубы. Как оказалось, это не так уж и трудно:

Понадобятся следующие инструменты: тиски, балон с газом, газовая горелка, паяльная паста для медных труб, перчатки типа садовых, круглый напильник. Опционально — безсвинцовый припой, труборез. Трубы легко режутся, поэтому, если трубореза нет, сойдет ножовка, дремель или что-то такое. Сантехники используют только безсвинцовый припой, потому что свинец токсичен. Но мы не собираемся качать воду через трубы, поэтому сойдет и старый-добрый ПОС-61.

Материалы в антенне были использованы следующие: разъем SO-239, немного толстой медной проволоки, медная труба диаметром 10 мм (минимум 2 метра, лучше с запасом), к ней два уголка под 90° и две муфты, а также немного эпоксидного клея.

Паяка осуществляется следующим образом. На место пайки наносится паяльная паста, одевается соответствующий фитинг — уголок или муфта. Разогреваем газовой горелкой до тех пор, пока паста не станет характерного серебристого цвета. Это значит, что достигнута оптимальная температура. Отводим горелку в сторону и тыкаем в место пайки немного припоя. Он должен тут же растечься. Выключаем горелку и ждем, пока медь остынет. На словах скорее всего не очень наглядно, но на YouTube вы найдете много видео про то, как это делается.

Важно! Будьте предельно осторожны с газовой горелкой. Температура горения газа в ней — порядка 1000°C.

Размеры антенны не очень критичны. В нашем случае длина волны λ равна:

Я брал ровно 2 метра. Расстояние между проводниками в согласующей секции — порядка 1-3% от λ. Я использовал в нижней части антенны кусочек трубы длиной 4 см. После припаивания уголков общее расстояние получилось 6 см:

Муфты припаиваются к разъему SO-239 как на фото и одеваются на трубы. Чтобы муфты скользили по трубам, их требуется изнутри немного обработать напильником. Несем антенну на будущее место постоянной установки. Лично я расположил ее на балконе, прикрепив нейлоновыми стяжками к трубе ПВХ. Затем согласуем антенну путем перемещения муфт по согласующей секции.

В моем случае анализатор EU1KY показал идеальное согласование:

Заходим на локальный репитер и убеждаемся, что корреспонденты нас прекрасно принимают. Остается только запаять муфты в таком положении, заклеить оставшиеся отверстия в трубах эпоксидкой, добавить отсекающий дроссель, и антенна готова.

Заключение

Некоторые радиолюбители сообщают, что J-pole также работает и в диапазоне 70 см, на третьей гармонике. Приведенную антенну мне удалось нормально настроить только в диапазоне 2 метра, на 70 см все очень плохо. Даже если вам удастся настроить антенну одновременно на два диапазона, на 70 см ее диаграмма направленности будет оставлять желать лучшего. А еще не очень понятно, что делать с отсекающим дросселем. Другими словами, ожидать многодиапазонности от J-антенны не следует.

Дополнение: Переделка J-антенны на 145 МГц в антенну Super-J

Метки: Антенны, Беспроводная связь, Любительское радио.