Записки программиста

Как и многие жители городов, я не обладаю достаточным пространством для развертывания полноценной коротковолновой антенны, такой, как диполь. Доступа на крышу у меня нет. Под окнами растут деревья, на которые можно закинуть каких-нибудь проводов. Но для такого варианта нужен антенный тюнер, которого у меня пока нет. Поэтому, выбирая свою первую антенну, я искал что-то, что можно развернуть на балконе. Оказалось, что подходящих антенн достаточно много, и большинство из них относятся к классу укороченных вертикальных антенн. Изучив доступные варианты, я остановился на антенне OPEK HVT-400B.

Вообще-то, OPEK HVT-400B позиционируется, как антенна для крепления на магнитное основание на крыше автомобиля. Если планируется работать в эфире во время движения автомобиля, в качестве постоянного места крепления используют задний бампер. Однако антенну с тем же успехом можно использовать на балконе, за окном, закрепив под углом 45°, или же переносить ее в разобранном виде в рюкзаке и быстро разворачивать в полевых условиях. Существует множество аналогичных антенн, рассчитанных на разные диапазоны и мощность — OPEK HVT-600 (3.5-146 МГц и 200 Вт, против 3.5-430 МГц и 120 Вт у HVT-400B), MFJ-1899T (3.5-54 МГц, 25 Вт), Harvest RH10M (7-430 МГц, 130 Вт), Harvest OUTB2000 (3.5-54 МГц, 200 Вт), GRA-7350 (7-30 МГц, 130 Вт) и другие. Все подобные антенны представляют собой короткие вертикальные антенны с удлиняющей катушкой в основании. Настройка на конкретную частоту осуществляется установкой перемычки на катушке и регулированием телескопической части антенны.

Fun fact! В сети можно найти инструкции по самостоятельному изготовлению подобных антенн, например, инструкция раз и она же, только переведенная на русский язык, инструкция два (в самом низу). Не так давно Александр Никитенко, EW6RN продемонстрировал, что антенна, сделанная по данной схеме, и вправду работает.

Всем вертикальным антеннам, как укороченным, так и нет, для работы нужна земля. Свойства реальной земли, на которой трава растет, часто далеки от свойств идеальной земли, используемой в моделировании антенн. Последняя полностью отражает электромагнитные волны без потерь. Реальная же земля работает иначе. Поэтому для вертикальных антенн создают так называемую искусственную землю.

Искусственная земля представляет собой провода (также называемые радиалами или противовесами) длиной около 1/4 длины волны каждый. Одним концом провода соединяются с экраном кабеля, через который питается антенна, а оставшиеся концы раскидываются по кругу. В итоге, если смотреть сверху, должно получиться как бы «солнышко». Чем больше противовесов, тем лучше. С одним противовесом антенна как-то будет работать, с четырьмя будет работать довольно сносно, больше 100 противовесов делать бессмысленно. При установке антенны на крыше автомобиля или его заднем бампере роль искусственной земли играет кузов автомобиля. Стоит ли говорить, что качество такой земли далеко от идеала.

Если приподнять антенну на один или два метра, так, чтобы противовесы шли к ней под углом 45°, входное сопротивление антенны приближается к 50 Ом (против ~36 Ом, если антенна стоит на земле). Благодаря этому достигается лучшее согласование импеданса между антенной и фидером. Антенна имеет вертикальную поляризацию. Диаграмма направленности — круговоя.

На балконе я установил антенну таким образом:

Как можно заметить по фото, мне повезло с балконом — горизонт довольно чистый. Я использовал два противовеса длиной по 5 метров, сложенных гармошкой по перилам балкона. Для их крепления к экрану кабеля был использован UHF-переходник с винтом на экране, вроде такого. Провода подойдут любые с площадью сечения порядка 1 мм2 или больше. Самый дешевый вариант — использовать провод П-274М, также известный, как «полевка». Длина телескопической части антенны составляет 120 см. В таком состоянии удалось добиться неплохой работы в диапазонах 20 и 40 метров с точностью до положения перемычки. То есть, для перехода между этими двумя диапазонами мне не приходится регулировать длину антенны и противовесов.

При этом КСВ составляет меньше двух практически во всем диапазоне. В большой части диапазона КСВ близок к единице. Впрочем, скорее всего, мне просто повезло с высотой перил на балконе, или чем-то еще. В общем случае ожидать такой вседиапазонности от антенны не следует.

Важно! Во время передачи на концах противовесов образуется высокое напряжение. Поэтому они ни в коем случае не должны свисать с балкона, где до них смогут дотянуться соседи. Также следует убедиться, что во время передачи рядом с антенной и противовесами нет родственников и домашних животных.

В диапазоне 40 метров в SSB мной были успешно проведены QSO c корреспондентами из Беларуси (430 км), Польши (940 км), Словении (1760 км), Сербии (1790 км), а также из ряда городов России. На 20 метрах были проведены QSO со следующими городами — Алматы (3120 км), Екатеринбург (1430 км), Тюмень (1670 км), Нижний Тагил (1360 км), Лангепас (2220 км), Оренбург (1200 км), Омск (2260 км). Также на 20 метрах меня услышали операторы из Италии (2000 км), Германии (1600 км), Сербии (1600 км) и Нидерландов (2100 км). Совсем неплохо для коротенькой балконной антенны! Что не перестает меня удивлять, это то, что названные странны находятся на западе, а балкон у меня смотрит на восток. Объяснение этого эффекта вы найдете в посте Слушаем коротковолновиков при помощи RTL-SDR.

OPEK HVT-400B также неплохо показала себя при использовании за городом. Вообще, вдали от города работать на КВ одно удовольствие, как из-за открытой местности, так и из-за низкого уровня шума. Антенна была протестирована в диапазонах 80, 40 и 20 метров. Во всех случаях ее удалось успешно настроить и провести множество QSO. Максимальная дальность связи составила около 4000 км — в диапазоне 20 метров удалось провести QSO с оператором A41NN из Омана.

Fun fact! В главе 28 «Любительские антенны для мобильной связи» книги «Энциклопедия Антенн» Карла Ротхаммеля дается оценка КПД подобной антенны. На диапазонах 20, 40 и 80 метров она составляет 40%, 14% и 4.2% соответственно. Впрочем, это цифры для антенны длиной 3 метра. Длина OPEK HVT-400B не превышает 2-х метров, и ее КПД должен быть еще ниже. По опыту, на 80 метрах работать на антенну довольно непросто, в то время, как на 20 метрах она себя показывает очень даже неплохо.

В процессе использования антенны у меня возникло желание переработать ее телескопическую часть. Дело в том, что эта часть выполненна в виде металлических (скорее всего, алюминиевых) трубки и прутка. Пруток вставляется в трубку и закрепляется при помощи винта. Закручивать и откручивать винт предлагается при помощи L-образного шестигранного ключа (Allen wrench). Так вот, ключ этот легко потерять, а головка у винта быстро сворачивается. Кроме того, пруток с трубкой не помещаются в рюкзак. При стационарном использовании антенны это, разумеется, не является проблемой. Но если вы собираетесь использовать ее, как портативную, то я предлагаю сделать следующую модификацию.

Берется вот такая телескопическая антенна длиной 170 см. В данном случае 170 см даже больше, чем нужно, можно взять и короче. У этой антенны отрезается нижняя часть с резьбой, так как выполненна она из какого-то мягкого металла, скорее всего, латуни. Выравниваем основание напильником и припаиваем к нему винт M4, шляпкой к антенне, резьбой наружу. В основание антенны OPEK HVT-400B вместо алюминиевой трубки вставляется и закрепляется имеющимся в основании винтом латунная стойка M4, обрезанная дремелем по длине так, чтобы из основания антенны ничего не торчало. Получаем отличный портативный вариант антенны, телескопическая часть которой просто ввинчивается в основание. Если вы приглядитесь к приведенной выше фотографии, то обнаружите, что именно такой вариант я и использую на балконе. Все написанное выше про КСВ и проведенные QSO справедливо в отношении такой модификации.

OPEK HVT-400B, безусловно, является компромиссной антенной. Тем не менее, работает такая антенна на удивление неплохо. Из преимуществ OPEK HVT-400B можно отметить невысокую стоимость (59$), легкость установки и настройки, нетребовательность к пространству, портативность. Плюс к этому, антенна является довольно незаметной, что я понял, попытавшись сфотографировать ее со двора. Это тоже важно, если вы не хотите, чтобы соседи ломились к вам в дверь, едва увидев помехи в телевизоре. В общем и целом, антенна вполне достойная.

Дополнение: Вас также могут заинтересовать статьи Знакомство с тюнером MFJ-971 и антенной «длинный провод», Магнитная рамочная антенна на диапазоны 20/30/40 метров и Простая антенна начинающего коротковолновика.

Метки: Антенны, Беспроводная связь, Любительское радио.