Записки программиста

В связи с наступлением лета у меня возник интерес к портативным антеннам для выездов на природу. К таким антеннам предъявляются конфликтующие требования. Во-первых, антенна должна быть легкой и умещаться в рюкзак. Во-вторых, антенна не должна быть компромиссной, поскольку при работе от аккумулятора на малой мощности не до компромиссов. Кроме того, должна быть возможность развернуть антенну в любых условиях — хоть в лесу, хоть посреди поля. Также антенна должна иметь определенный запас прочности. Имеющийся у меня траповый диполь не очень подходит по последним двум пунктам, поскольку его центральная часть должна крепиться на большой высоте, а балун продемонстрировал малую устойчивость к падениям на твердую поверхность.

Было решено сделать ставку на чертверьволновой вертикал. В качестве полотна антенны и радиалов (противовесов) был использован провод П-274М («полевка»), потому что он дешевый, прочный и просто у меня его много. Полотно антенны было закреплено на удилище длиной 9.5 метра (75 см в сложенном состоянии, вес 500 грамм). Подобные удилища доступны на AliExpress. Следует отметить, что продавцы склонны преувеличивать длину удилищ, иной раз на несколько метров. Не давайте ввести себя в заблуждение и внимательно читайте полное описание товара. Там указана длина, более похожая на настоящую. В вертикальном положении удилище устанавливается при помощи трех оттяжек длиной около 3 метров. Оттяжки крепятся к кольям, в роли которых я использовал отвертки.

Дополнение: Альтернативный вариант установки удилища в вертикальном положении, без использования оттяжек и отверток, описан в статье Походные дипольные антенны из двухпроводной линии.

Отсекающий дроссель представляет собой 8 витков кабеля RG58 намоткой имени W1JR на ферритовом кольце FT240-31. Ранее такая конструкция неплохо показала себя в роли балуна для диполя, и я не видел причин что-то менять. Для соединения дросселя с радиалами и полотном антенны изначально я использовал просто пару «крокодилов». Но такой способ оказался не самым удобным. Поэтому для крепления радиалов в хозяйственном магазине был приобретен клемник на 14 проводов, сделанный то ли из меди, то ли из латуни. Радиалы было решено крепить так, чтобы они сходились где-то в полуметре от земли. Этим достигается чуть лучшее согласование антенны с кабелем 50 Ом.

Я использовал противовесы и полотно антенны одинаковой длины, чтобы при развертывании антенны любой провод мог быть использован как в роли противовеса, так и полотна. Для работы антенны нужно минимум четыре противовеса, но вообще, чем их больше, тем лучше (меньше потери в земле). Мной было изготовлено шесть штук для диапазона 40 метров и столько же для 20 метров. Техника подбора длины проводов следующая. Изначально берется название диапазона делить на 4, плюс небольшой запас. Затем провода подрезаются до тех пор, пока КСВ-метр не покажет на диапазоне единицу. Для диапазона 20 метров длина полотна и противовесов составила 437 см, для 40 метров — 868 см.

Вертикал на 40 метров (7 МГц) также работает на диапазоне 15 метров (21 МГц) с КСВ около 2, поскольку он является третьей гармоникой основного диапазона (7*3 = 21). Если вас удивляет тот факт, что антенна работает на нечетных гармониках, и не работают на четных, возможно, вы пропустили заметку Знакомство с тюнером MFJ-971 и антенной «длинный провод». Помимо прочего, в ней было рассказано, что такое узлы тока (пучности напряжения), где они находятся в зависимости от частоты и длины полотна антенны, и как влияют на входное сопротивление антенны.

Хорошо, а теперь возникает вопрос. Можно ли как-то получить вертикал, работающий сразу на 20 и 40 метрах? Вариант для ленивых — просто взять вертикал на 40 метров и положить в его основании тюнер. Данный подход я провел с автотюнером mAT-30, и действительно, антенна настраивается от 10 до 40 метров. Диаграмма направленности будет нормальной везде, где длина антенны составляет менее 3/4λ. То есть, в нашем случае пострадают только диапазоны 10 и, возможно, 12 метров.

Однако тюнер представляет собой лишний вес и лишнее потребление тока (или кручение ручек, если тюнер ручной). Можно было бы изготовить трап на диапазон 20 метров, как ранее это было сделано для диполя. Этот вариант уже лучше, но имеет свои недостатки — сужение полосы на 40 метрах, потери в трапе, и так далее. В идеале, конечно, хотелось бы просто поднять рядом два полноразмерных вертикала. Но тогда придется носить с собой вторую удочку и второй набор оттяжек. Спрашивается, а можно ли тупо разместить два вертикала на одной мачте?

Оказывается, что можно. Принцип будет такой же, как у fan dipole. Нужно только разместить полотна на достаточном расстоянии друг от друга и, возможно, немного скорректировать их длину. Исходя из доступных материалов, было решено использовать тонкую секцию от другой удочки (толстые секции которой ушли на мачту для дельты) длиной 87 см. Разместив два полотна антенн на данном расстоянии и используя два набора противовесов, я увидел, что вертикал на 40 метров продолжает работать, как ни в чем не бывало, однако на 20 метрах резонанс уехал куда-то в район 14.750 МГц. Раз частота стала выше, антенну нужно что сделать? Правильно, удлинить. Методом научного тыка была подобрана необходимая длина перемычки, она составила 42 см.

Fun fact! Среди радиолюбителей описанная антенна также известна под названием «вилка».

В итоге получилась следующая антенна. Вид снизу вверх:

Вид сверху вниз:

Удивительно, но такая конструкция показала себя устойчивой к достаточно сильному ветру (с порывами до 18 м/с, согласно предупреждению МЧС на тот день), а также проливному дождю. Неплохо для походного варианта!

Другой приятной неожиданностью стало то, что у сдвоенного варианта антенны сместился резонанс на 15 метрах, и в итоге КСВ составил 1.3. На других диапазонах КСВ достаточно высок, от 3 до 6. Тем не менее, этого вполне достаточно для работы цифровыми видами связи. В частности, мне удалось провести немало QSO на 17 и 30 метрах в FT8. Что же до «нормальных» диапазонов, тут к антенне нет никаких претензий. Из запомнившихся моментов — на 20 метрах в FT8 мне впервые ответили Китай (~3700 км) и Индонезия (~9760 км).

А так антенна выглядит в свернутом состоянии:

Навскидку все это вместе весит не более двух килограмм, из которых существенная часть приходится на коаксиальный кабель. На фото изображено 38 метров кабеля RG58. Вам вряд ли когда-нибудь понадобится носить с собой больше. Для этой конкретной антенны вполне достаточно и 10 метров. Антенна целиком умещается в полиэтиленовый пакет 30 на 50 сантиметров.

В целом, я более чем доволен полученными результатами. Я хотел сделать антенну на два диапазона, а вместо этого получил по крайней мере три. Само собой разумеется, ничто не мешает по тому же принципу сделать антенну и на большее число диапазонов. Например, в сети встречаются описания подобных вертикалов «вилок» на 5 (раз, два) и даже на 6 диапазонов (раз, два). Но такой вариант уже вряд ли будет походным.

Дополнение: График КСВ данной антенны приводится в посте Строим графики КСВ с помощью Mini60S и Python. Также вас могут заинтересовать статьи Антенна City Windom на 40/20/10 метров для полей и Диполь на семь коротковолновых диапазонов.

Метки: Антенны, Беспроводная связь, Любительское радио.