Полуволновые антенны с резонаторным питанием. Калькулятор J антенны Много замкнутая штыревая j антенна

Публикация посвящается светлой памяти ушедшего от нас авдеевского радиолюбителя Николая US5IMU, который в свое время любезно предоставил автору этих строк материал для изготовления данной антенны.

В последнее время ситуация на рынке радиолюбительских радиостанций УКВ изменилась в лучшую, для нас, радиолюбителей, сторону. Сегодня FM радиостанция на 2-метровый диапазон стала доступна каждому. Ввиду этого стоит вопрос, какую антенну выбрать радиолюбителю, который впервые осваивает этот интересный диапазон? Ответов можно услышать много, но сегодня мы остановимся на всенаправленной штыревой антенне, внешний вид которой напоминает английскую букву J. Это антенна для начинающего, для дачи, для местных связей на УКВ.

Физику работы этой антенны подробно рассматривать не будем. Кто желает, может ознакомиться с ней в . Лишь отметим, что согласование антенны с линией передачи осуществляется с помощью четвертьволнового шлейфа, который эквивалентен катушке индуктивности и емкости.

Итак, переходим к практической части. Схематический вид антенны изображен на рисунке 1.

Рис. 1. Схематическое изображение J-антенны.

Используя формулы, приведенные на рисунке 1, или воспользовавшись готовым калькулятором в получим размеры антенны A, B, C и D.

Для частоты 145,5 МГц:

A = 148.29 (см)

B = 49.19 (см)

C = 4.63 (см) (для Rфидера=50 Ом)

Материал - медь или алюминий, трубка или проволока. Что есть под рукой. Мною был использован алюминиевый провод круглого сечения диаметром 9 мм. Единственно, нужно помнить о коэффициенте укорочения k, который связывает электрическую длину полотна антенны с ее геометрической длиной. Чем больше толщина проводника, тем больше это различие. Для того, чтобы не прогадать с длиной антенны, рекомендуется сделать размер B немного больше, а затем откусить лишнее в процессе настройки.

Настройка антенны производилась по КСВ метру. В моем случае использовался КСВ метр RS-40, изображенный на рисунке 2.

Рис. 2. Показания КСВ метра в режиме передачи.

Центральную жилу кабеля присоединяем на крокодилах к длинному элементу (A), а оплетку к короткому (B). И начинаем попеременно включать на передачу, смотря на КСВ метр и двигать крокодилы, добиваясь минимума КСВ на рабочей частоте. Включили, посмотрели на КСВ метр, выключили, передвинули крокодилы. В районе 4-6 сантиметров от перемычки должен быть минимум КСВ. Если не удается добиться КСВ близкий к 1,1-1,2, то стоит поиграться длиной B, откусывая по нескольку миллиметров. Во время измерений антенну рекомендуется положить между двумя спинками стульев, подальше от пола, окружающих предметов, и тем более металла.

После настройки, зажать кабель на болты с хомутами, проверить, не сбилась ли настройка, а затем залить контакты автомобильным или сантехническим герметиком.

Спустя несколько сантиметров от точки подключения рекомендуют намотать фильтр, представляющий собой 4-5 витков этого же кабеля на каркасе, к примеру, от 10 кубового шприца. Это несколько уменьшит затекание ВЧ токов на оплетку кабеля и снизит возможные помехи ТВ.

Кабель можно использовать любой 50-омный. В моем случае это маленький кусок метра 3-4 тонкого RG-58U от точки подключения антенна до балкона, а дальше через разъем около 25 метров толстого RG-8. Замечу, что чем толще кабель, тем, как правило, меньше его коэффициент затухания. Чем тоньше - тем потери полезного сигнала больше. С длиной кабеля подобная ситуация, чем длиннее кабель от антенны до трансивера, тем больше будут потери полезного сигнала. Другими словами, для минимизации потерь в кабеле стараемся придерживаться правила « чем кабель толще и короче, тем лучше».

Фотография моей антенны изображена на рисунке 3. Стоит уже второй год, пережила все ураганы, порывы и обледенения.

Рис. 3. Внешний вид j-антенны на мачте 5 этажного дома. Фотографировалось снизу.

Литература.

1. Карл Ротхаммель: Антенны. Том 2. Издание 11. Издательство Лайт ЛТД., 2007 г., стр. 103.

Александр US6IGL

Эксклюзивно для журнала РАДОН

Позвонил один из радиолюбителей по соседству (наша же область) и спросил почему он не слышит Оскар -7, хотя по расчётам тот пролетал прямо над Гончаровским. Поскольку вопрос возник не впервые, думаю надо будет повториться. Хороший обзор по причинам GUHOR я давал на Хаммании . Думаю что дублировать этот материал не нужно, и поэтому отвечу по этой конкретной ситуации. Здесь несколько логических "И" приведших к тому что он не услышит спутник пожалуй и впредь.

Гоша пришелец;-)

Читая какого-либо автора иногда трудно себе представить его. Например в юности я читал много Александра Грина, который на самом деле много чего написал кроме "Алых парусов". Но когда увидел его портрет не поверил своим глазам. Исключение, пожалуй только Маяковский, как пишет, так и выглядит. Чтоб никто не сомневался как выглядит Гоша радист, Саша Литвиненко UR5RP прислал фото. "Гоша радист пишет на сайт". А кто не поверил моему хорошему прогнозу ВЧ диапазонов на эти три дня - сам виноват: только за последние пол-часа в телеграфе Ямайка, Лесото, Сенегал и Доминикана. В RTTY Того, чего ранее не имел.

OQRS: QSL из интернета

Я уже писал ранее про то, как получить карточку через интернет. Способ прижился и теперь почти все DX педиции запускают эту службу, потому что она упрощает и удешевляет обмен для обоих сторон. Для тех, кому трудно разобраться в английских терминах и сокращениях я "расшифрую" описание как надо это делать. Ну для начала надо иметь перед глазами все данные за связи с данной экспедицией. В моём случае это будет 7О6Т. Для этого идём стандартным путём начинаем с QRZ.COM, переходим далее по ссылкам пока не увидим картинку оnline check ваших QSO. Внизу есть кнопочка REQUEST QSL. На неё и жмём.

Теперь работа потруднее: В левой колонке начальные сведения про связи,

SDR и LAN

Понятно, что жизнь без проводов - лучше. Я говорю про Wi-Fi и проч. беспроводные технологии. А вот еще один плюс. Первый УКВ SDR у меня был запаян в металлической коробочке, с хорошим экранированным антенным вводом, (кто помнит фото ранее). А сейчас у меня тюнер в родном корпусе (фото двумя постами ниже), прорезиненный, с удобным разъёмом-защелкой вместо резьбы или байонета. Работает хорошо, но вот надумал я посмотреть по своему новому ящику 3D кино. Фильм, конечно, лежит на ноутбуке, телевизор его читает Wi-Fi. Но притормаживает время от времени. Я решил, что тормозит из-за радиопомех Wi-Fi, больно эпизодическим было торможение, редко, тоесть. Включил обычный LAN роутер, воткнул эзернет кабель и ужаснулся: мой SDR приёмник "заткнулся".

SDR панорама в УКВ трансиверах

Сергей UA0ADX

Работая через спутники, в частности SSB и CW, столкнулся с проблемой: орбита короткая, участок диапазона довольно широкий. Бывает и корреспондентов много, но не всегда их найдешь, работая на поиск. То на прием перейдут и ты пробежишь мимо, то работаешь на общий вызов и никого не слышишь, кто работает ниже или выше. Спутник пролетает быстро, бывает и без результата. Данное обстоятельство и заставило меня задуматься об СДР панораме. Первым делом надо было приобрести СДР приемник. Выбор пал на самый бюджетный из продвинутых)) - SDRplay RSP-1, есть еще несколько неплохих RTL SDR, о которых я узнал к сожалению уже после приобретения RSP-1. Далее надо было придумать как его "подцепить" к той же антенне или антеннам, на которых соответственно работаю, чтобы видеть реальную картину, при этом избежать всяких коммутаций, обходов и т.п, из-за ненадежности которых может выгореть не один девайс)).

SV2AGW Packet Engine

Век живи, век учись! :-) Я только что узнал, что широко используемый эмулятор пакетных сетей и нодов на аудиокарточке может конвертировать сигналы с двухдиапазонных трансиверов на один логический конвертор. Я имею в виду KISS AGW от DK3WN. Немного вводной информации для тех, кто не так как я любит спутники. То что передают в строках телеметрии спутники наши Windowsы выводят на экран в виде допустимых экранных символов того или иного расклада (греческий, кирилица или латиница). Для того, чтобы эту информацию правильно распознать и на её основе вывести реальные данные телеметрии, полученные строки сначала надо привести к виду ASCII строк (файлов), а уже потом программы декодеры её "пережёвывают". Так вот в качестве модема для своего конвертора (как один из вариантов KISS AGW) DK3WN использует как раз SV2AGW sound modem. В его настройках можно использовать оба из стереоканалов вашей аудиокарточки.

Маяк на Ардуино часть 2

Подключение модулей, как правило, осуществляется по пяти проводам: VCC - питание, GND - земля, CLK - тактовые импульсы, STR - строб и DATA (IO). На всех модулях есть обозначения пинов со стороны модуля, а пин со стороны Ардуино назначается в программе. Например датчик температуры не требует тактирования и его выход подключается к аналоговому входу А1. Часы, например, имеют данные к передаче, поэтому подключение пятипроводное. Назначенные пины можно найти в теле программы. То же самое с платой кнопок и дисплея. С простыми сигналами типа PTT, CW манипуляцией, подключением дополнительной антенны или включение дополнительного ветилятора достаточно только одного пина. Они тоже назначаются в программе и через оптопары подключаются к исполнительным устройствам: трансиверу, коммутатору, вентилятору и т.д. На схеме это всё прозрачно. Пин 10 Ардуино используется для подачи разрешения на "пищалку" и подключается непосредственно к BUZZER. Так как современные трансиверы все имеют самоконтроль в телеграфе, в этой модели он не включен. Но, если вы захотите включить, например, этот маяк в режиме FM, этот сигнал вам понадобиться.

В. Марков
Радиохобби 6/2003

КВ антенны

J-антенна, ее схема и конструкция описаны неоднократно в печати. Эта антенна в основном применяется на УКВ диапазонах и на высокочастотных КВ-диапазонах. Если выполнить согласующий четвертьволновый шлейф из коаксиального кабеля с учетом его коэффициента укорочения, то ее можно применять и на длинноволновых KB диапазонах. Схема такой антенны, размещенной горизонтально, показана на рис. 1.

Для крепления кабеля, провода и растяжек применяются планочки из изоляционного материала, например из текстолита, толщиной 2-3 мм (рис.2).
Место подключения кабеля питания находится на 1/8 части (А-Б на рис. 1) согласующего кабеля (шлейфа), считая от закороченного конца, для 50-омного кабеля и на 1/7 части - для 75-омного. Причем согласующий шлейф и кабель питания одного типа. В точке В оплетка на конце кабеля на расстоянии 1 см завернута на внешнюю изоляцию кабеля и обмотана ПВХ изолентой. Длина излучателя L антенны сначала рассчитывается для нужного диапазона, а затем уточняется при настройке с помощью ГИРа (GRID-DIP-METER).

После изготовления антенны все пайки и открытые части оплетки обмазываются пластилином или герметиком. В таблице даны размеры антенны для всех KB диапазонов (длина шлейфа дана для кабеля с полиэтиленовой изоляцией). Полотно антенны и согласующий шлейф должны быть на одной прямой.

Диапазон, м	Вибратор,	Согласующий шлейф, l,	Расстояние А-Б, м
Диапазон, м	Вибратор,	Согласующий шлейф, l,	Кабель 50 Ом	Кабель 75 0м

Для диапазона 20 м и выше рекомендую вертикальное исполнение J-антенны. Автором изготовлено несколько таких антенн на 20-ти и 10-метровый диапазоны. Причем в качестве мачты использованы телескопические удочки длиной 6 и 7 метров, у которых самая верхняя секция удаляется. На вершине удочки укрепляется «звездочка», которая служит емкостной нагрузкой антенны. Она изготовлена из 6-ти Г-образных, горизонтально расположенных длинной стороной по 30 см, проводов (биметалл, алюминий диаметром 2-3 мм). Вертикальные 5-сантиметровые части этих проводов расположены равномерно вокруг верхушки, обмотаны луженым медным проводом и все вместе пропаяны. Внешние концы горизонтальных проводников «звездочки» залужены на расстоянии 1 см и соединены медным проводом диаметром 1 мм, как показано на рис.3.

Полотно антенны изготавливают из двойного медного провода 01 мм в общей изоляции типа «лапша» с расстоянием между проводами 2-3 мм. Оба провода на конце зачищают на расстоянии 1 см, скручивают и спаивают вместе, а затем подпаивают к «звездочке». После этого «лапшу» обматывают вокруг удочки, не допуская ее перекручивания.

Для антенны на 20 метровый диапазон сначала наматывают провод с шагом 2 см на расстоянии 180 см, затем с шагом 4 см на расстоянии 80 см, затем с шагом 10 см - 60 см, а потом провод длиной 240 см просто располагают вдоль удочки. При намотке через каждые 50 см провод укрепляют ПВХ изолентой.

Затем удочку с намотанным излучателем ставят вертикально на землю (крышу дома), подсоединяют ГИР к спаянным вместе так же как и возле «звездочки» концам «лапши» и измеряют fPE3.

Если резонанс ниже по частоте - укорачивают провод, если выше - удлиняют, добиваясь fPE3=14100...14120 кГц. После подъема антенны на рабочую высоту резонанс практически не «уходит». Таким образом, на удочку длиной 5 м намотан провод с электрической длиной Х/2 и реализована антенна в виде укороченного полуволнового диполя.

Теперь подсоединяют к полотну антенны согласующий кабель по размерам из таблицы с отводом для подключения кабеля питания. Удочка крепится к мачте на расстоянии 20...30 см от конца и не требует растяжек. КСВ у антенны был по 1,1...1,2 на 14000 и 14350 кГц, а на 14120 - 1,05.

Достоинства J-антенны: широкополосность, простота конструктивного исполнения, не требует противовесов.

Недостаток -однодиапазонность.

Для радиолюбителей, имеющих LW с длиной 81-84 м, можно рекомендовать согласовывать ее с помощью коаксиальных шлейфов с размерами, взятыми из таблицы. Но перед этим следует убедиться с помощью ГИРа или измерителя импеданса, что LW имеет на необходимых диапазонах максимальное входное сопротивление, т.е. ее электрическая длина кратна Х/2.

Идея использовать подручные средства в изготовлении «полевых и походных антенн» на 145 и 50 МГц пришла во время отдыха в Крыму, в горах возле поселка Орджоникидзе. Как всегда 8-10-й день плаванья в море становится для меня критическим, и взор почти всегда останавливается на близлежащих холмах и высотках типа Кара-даг, которых приличное множество в районе «Двуякорной» бухты. Время «закрытых мест» прошло, и побродить на этих холмах высотой 200-350 метров одно удовольствие (если на шее висит FT-817 YAESU). Все чудно и хорошо и на штатную «резинку», но если есть связь на 200 км, то всегда хочется ее иметь и на 400 км, ну а если зацепить Спорадик на 50 МГц, то на море лучше всего смотреть с горы.

Для этого, конечно, желательно иметь полноразмерную антенну, хотя бы диполь. Самый простой вертикальный диполь - J-антенна из ленточного 300-омного кабеля, которая была описана Bob Orr (W6SAI) и популярна до настоящего времени. Но возникает вопрос: где найти сейчас такой кабель? Ведь если вспомнить, то он применялся лет 30-35 назад в качестве УКВ антенн для первых вещательных стационарных ЧМ-приемников.

Схема J-антенны показана на рис.1, где: А - короткозамкнутый четвертьволновый согласующий шлейф, В-А - полуволновый излучатель, С - расстояние от короткозамкнутого конца шлейфа до места подключения 50-омного коаксиального фидера. Размеры антенны можно рассчитать для любого диапазона по формулам: В(см)=21502/F(МГц), А(см)=7132/F(МГц), С(см)=571/F(МГц). Например, для 145 МГц - В=148 см, А=49,2 см, С=4,6 см, а для 50 МГц - В=430,1 см, А=142,8 см, С=13,4 см.

Такую антенну любой желающий может изготовить и настроить за 1...1.5 часа. Для этого необходимо иметь монтажный провод сечением 1,5 мм2 и более в ПВХ изоляции и достаточное количество пластиковых карточек, например, от телефонных автоматов. Из пластиковых карточек вырезаются распорки в виде квадратов 30x30 мм (рис.2), в углах которых сверлятся отверстия по диаметру провода.

Количество таких квадратиков заготавливается из расчета 2 шт. на 10 см длины линии А. Из провода отрезается кусок длиной А+В+25 мм и собирается антенна, как показано на рис.3. На расстоянии С от короткозамкнутого конца снимется изоляция на А и В и подпаивается 50-омный кабель. Провод на всех распорках и кабель на первой распорке возле короткозамкнутого конца фиксируются «крест - накрест» ПВХ изолентой. На этом основная монтажная работа закончена.

Настройка

Приведенные формулы для размеров антенны не учитывают укорочения в случае применения провода с ПВХ изоляцией, поэтому, например, при изготовлении антенны на 50 МГц ее размеры получаются на 2-4 см длиннее, чем нужно. Но это и хорошо, т.к. есть возможность с помощью обычных кусачек очень точно настроить антенну.

В качестве фидера для походных условий автор обычно использует RG-58, но подойдет и фторопластовый РК-50. С 75-омным кабелем КСВ лучше 1,2 не получить, если не увеличить размер С на 3-4%.

При первом включении антенна всегда была длиннее и строилась на 48,5-49 МГц при КСВ 1,8-2,5 и повышенном Rbx. Это подтвердилось при изготовлении нескольких антенн. Чтобы понизить входное сопротивление до 50 Ом, достаточно было укоротить размер А на 3-6 см, и только затем подогнать размер В до необходимой резонансной частоты (в данном случае на 50,110 МГц). Такая же картина наблюдалась и с антенной на 145,3 МГц. Если вдруг будет применяться не тот провод и с другой изоляцией:) или вообще вместо медного провода будет использоваться би-металлическая проволока, а вместо карточек - пластинки из стеклотекстолита, то Rbx может оказаться ниже 50 Ом. В этом случае придется немного удлинить размер А, и только затем подкорректировать размер В.

Ну а дальше, еще проще. Берется удилище из бамбука или стеклопластика соответствующей длины (или составляется из нескольких удилищ), исполняющее роль несущей мачты. К его вершине за изолятор крепится конец излучателя J-антенны, и эта конструкция поднимается вертикально. На «двойке» с такой антенной связи в радиусе 400 км почти всегда были, в этом неоднократно убеждались радиолюбители Донецкой, Запорожской областей, Турции и Болгарии.

Но «лучшее - враг хорошему» - неоднократно убеждался автор. Ну не было в тот год на даче дюралевых прутков для 4-элементного модернизированного малогабаритного прямоугольника Моксона, пришлось сделать «Super J». Для этого к настроенной как указывалось выше J-антенне необходимо подключить к верхушке излучателя еще одно полуволновое полотно размером В"=В-А. Это полотно подключают через короткозамкнутый четвертьволновый шлейф длиной 42 см (для 145,3 МГц), сделанный аналогично описанному шлейфу для J-антенны.

Но изоляторы-распорки необходимо сделать поуже, чтобы можно было после изготовления шлейф свернуть вокруг изолятора (рис.4) в кольцо, обмотав его изолентой. К одному из концов шлейфа подключают верхний конец уже настроенной J-антенны, а ко второму -новый излучатель. Вся эта конструкция также поднимается вертикально. Длина В" дополнительного излучателя подстраивается в резонанс на 145,3 МГц. Все... +2,5 дБд к Вашей J-антенне обеспечено.

Александр Каракаптан (UY50N), г.Харьков