Учитывая возросший интерес радиолюбителей к треугольным антеннам и принимая во внимание положительный опыт работы с ней в течение 25 лет, предлагаем «Двойную треугольную антенну», в которой удачно объединены хорошие электрические параметры и механическая прочность, проверенная временем (вихри, ураганные ветры, гололед и другие природные явления, после которых конструкция становятся металлоломом). Конструкцию антенны видно на фото выше.
За более чем 25 лет проведено много дальних связей разными видами прохождений, которые присущих УКВ, а также через ИСЗ. Так как данный тип антенны мало изучен, хочу немного остановиться на преимуществах перед другими типами антенн. Кроме выше упомянутых, прижатый лепесток диаграммы направленности в вертикальной плоскости, за счет расположения этажей один над другим, конструктивно две однотипные антенны в одной конструкции, что увеличивает энергетику при DX связях, лучше защита от индустриальных помех. Как у всех замкнутых антенн, малое влияние близко расположенных предметов, что позволяет настраивать ее на небольшой высоте от земли. По сравнению с линейным полуволновым вибратором, двойной треугольный вибратор дает выигрыш на 4 дБ. Основное достоинство — вибратор антенны не требует дополнительных мер согласования, что увеличивает срок эксплуатации. Кабель питания волновым сопротивлением 50 Ом подсоединяется в точке соединения вершин треугольников, и на рабочей частоте КСВ без труда достигается единицы в довольно широкой полосе частот.
Механическая конструкция состоит из двух частей: 1 — двухдиапазонной рефлекторной решетки, 2 — несущей конструкции.
На съемной рефлекторной решетке с обратной стороны выполнена конструкция антенны на более высокочастотный диапазон 432 МГц без малейшего влияния и ухудшения роботы основной системы на 144 МГц; так как они излучают в противоположные стороны. Возможны варианты расположения антенн данной конфигурации, учитывая механическую надежность несущей конструкции, на более высокочастотные диапазоны на нужном расстоянии, но это немного изменит параметры и усложнит настройку основной и дополнительных антенн.
1. Рефлекторная решетка на два диапазона
Остановлюсь более подробно на рефлекторной решетке. Кроме того, что она дает выигрыш в усилении антенны по сравнению с линейными, рефлекторами на всю высоту между этажами на 3 дБ и ослабляет обратное излучение антенны, она используется как самостоятельная антенная система на более высокочастотный диапазон 432 МГц и, при необходимости, легко отсоединяется от основной конструкции антенны и используются как самостоятельная конструкция для выездных соревнований.
Конструкция решетки показана на рис. ниже и представляет собой две горизонтальных и три вертикальных трубы.
Конструкция решетки
Центральная труба со вставками диаметром 32 мм, с вваренными тремя патрубками внутренним диаметром 36 мм, длиной 50 мм, для стыковки с основной несущей конструкцией, позволяет плавно изменять расстояние до вибратора при настройке и закрепить на нужном расстоянии, руководствуясь показаниями измерительного прибора, по максимальному усилению вперед или максимальному ослаблению назад. По краям горизонтальных труб вертикально просверлены четыре отверстия диаметром 4,2 мм, в которые вставлены две вертикальные растяжки из биметалла 4 мм, на которых закреплены горизонтальные проводники методом пайки, диаметром от 1 до 4 мм медной проволоки на расстоянии 60 мм друг от друга снизу до верху, на всю высоту отражающей поверхности рефлектора. На одинаковом расстоянии по 315 мм от центра решетки вварены еще две вертикальных трубы диаметром 16 мм для установки вибраторов антенн диапазона 432 МГц.
Излучатель находится на обратной стороне решетки и состоит из четырех одинаковых вибраторов, объединенных в систему (решетку) несколько излучателей со сравнительно слабой направленностью.
В качестве такого элемента использован зигзагообразный излучатель (вибратор Харченко), показанный ниже.
Излучатель
Излучатель выполнен из медного провода диаметром 4 мм. Верхний и нижний концы крепятся хомутами к опорным шпилькам из сварочных электродов нержавеющей стали диаметром 5 мм и нарезанной резьбой М5 на краях. Один конец закручен в вертикальную стойку решетки, а на второй конец крепится хомут с вибратором двумя гайками М5. Средняя часть вибратора с просветом 10 мм является точкой питания, куда припаяны отрезки кабеля одинаковой длины для объединения в систему (решетку).
Простая конструкция вибратора допускает его многократное изготовление с высокой идентичностью, КСВ слабо зависит от частоты и в рабочем участке, почти не изменяется. Таким образом, конструкция вибратора и его апериодические свойства удовлетворяют требованиям, предъявляемым к элементу антенной решетки, которая и расположена на расстоянии 185 мм от рефлектора.
Для успешной работы решетки необходимо правильно питать ее и согласовать элементы с основным фидером.
Фидеры
Длина распределительных фидеров от вибратора до согласующего устройства одинаковая. При этом желательно, чтобы система питания обеспечивала синфазность излучения элементов и равенство подводимых к ним мощностей. В качестве основного питающего фидера четверки излучателей используется коаксиальный кабель 50-омный через согласующее устройство.
Следует иметь в виду, что соединительные кабели должны быть возможно меньшей длины, а места спаек предельно аккуратными и удаленными от металлических частей отражающей поверхности рефлектора на 48 мм.
Монтаж кабелей питания требует особого внимания, так как неправильное присоединение концов кабеля в каком-либо из узлов вызовет расфазирование всей антенной решетки, будет раздвоен передний лепесток, а нужен одинарный.
2. Основная несущая конструкция
Основная несущая конструкция
Основная несущая конструкция состоит из двух горизонтальных труб диаметром 32 мм (два этажа), которые приварены к основной опорной вертикальной трубе, в которую внутрь вставлена труба меньшего диаметра для усиления механической прочности вертикали. Нижняя горизонтальная несущая труба укреплена двумя укосинами из труб того же диаметра для усиления устойчивости антенны в горизонтальной плоскости. В рефлекторной части несущей конструкции вварена междуэтажная вертикальная труба с горизонтальным патрубком на средине, для стыковки рефлекторной решетки с основной конструкцией и гашения ее осевых нагрузок.
В передней части несущей антенны между первым и вторым этажом установлены для жесткости две вертикальные стойки из механически прочного изолирующего материала. Нижняя часть основной вертикальной трубы вставлена в патрубок с промежуточной шайбой большего диаметра (гнездо посадочное), который через два радиальных подшипника крепится к ферме (мачте) и через штангу сверху вниз соединен через фракцион с редуктором, который установлен внизу для поворота антенны в нужном направлении по горизонту. Фракцион представляет собой два конических патрубка, один в другом, и позволяет при сильном ветре автономно устанавливать антенну в направлении наименьшей нагрузки. В несущей конструкции антенны применены трубы из нержавеющей стали, можно применить и другие прочные материалы.
3. Вибратор двойной дельтообразный
Вибратор двойной дельтообразный
Данный вибратор выполнен из целого куска биметаллического провода диаметром 6 мм и длиной две волны (более 4 м), состыкован внизу и крепится верхней и нижней частью к несущей хомутами из шины винтами Мб, изолирован электрически от несущей конструкции. Средняя часть вибратора просвет 10 мм крепится, как было уже сказано выше, к изолирующей фторопластовой пластине толщиной 24 мм (точка питания антенны), которая крепится двумя винтами М4 к вертикальной стойке. Место стыковки срезается противоположной стороны на 50% диаметра, на длину 30…40 мм, накладывается бандаж проводом 0,8… 1,2 мм с шагом 3 мм и тщательно паяется.
4. Директора (пассивные элементы)
Директора (пассивные элементы)
Горизонтальные части, чуть прогнутые в обратную сторону от средины между этажами, выполнены также из биметалла диаметром 6 мм (верх низ) и закреплены в просверленных отверстиях несущих труб винтами Мб. Верхний треугольный элемент соединен с нижним медным проводом диаметром 1.. .3 мм. В точке пересечения (средина между этажами) обжимается одним витком такого же провода и тщательно пропаивается, получаются два замкнутых элемента треугольной формы, состыкованных вершинами. Настройка на рабочую частоту треугольной рамки производится накручиванием концов тонкого провода на горизонтальные части директоров из толстого провода, после чего концы тщательно пропаять.
Крепятся горизонтальные части директоров к несущим трубам винтами Мб, как показано на рисунке выше.
Для настройки антенны использовались самодельные приборы, индикатор поля с милливольтметром, коаксиальный рефлектометр, ГИР диапазонный (маячок) на расстоянии 1 км. Минимальная высота при настройке от земли 1,5…2 м. При подаче ВЧ энергии применялся передатчик (генератор) мощностью 1 Вт. Антенна измерительного индикатора поля не ближе 20 м и не ниже 2 м от земли. Для закрепления элементов антенны используются самодельные винты из биметалла диаметром 6 мм, потому что металлические со временем ржавеют, латунные или другие сплавы на морозе или жаре разрушаются. Если для несущей конструкции будут использоваться алюминиевые сплавы, в точках касания медные части лудить (покрывать оловом), места паек желательно покрыть расплавленным парафином. Дальнейшие увеличения длины антенны и количества алиментов не оправдано, лучше изготовить две или четыре однотипные конструкции, согласовав их в группу на общий фидер питания, выполнив как антенну на 432 МГц. Учитывая, что замкнутые антенны можно располагать ближе друг к другу по отношению к обычным волновым каналам, что уменьшит габариты конструкции. При исполнении данной конструкции антенны в «деревянном» или «бамбуковом» варианте, уменьшится механическая прочность и долговечность, лучше армированный стеклопластиковый вариант (диэлектрические штанги, шесты для прыжков) с надежным покрытием для защиты от атмосферного влияния. В варианте для работы ЧМ станций в верхнем участке диапазона с вертикальной поляризацией излучения данную конструкцию нужно развернуть на 90° вертикальной плоскости.
Но даже в горизонтальном варианте были проведены QSO через репитеры и напрямую до 450 км, при среднем «тропо» с корреспондентами, использующих вертикальную поляризацию антенн.
Данная конструкция антенны имеет неплохую диаграмму направленности и при замерах по отношению к диполю показала усиление вперед более 18 дБ, ослабление назад 30 дБ на диапазоне 144 МГц, а на диапазоне 432 МГц усиление 13 дБ на 27 дБ ослабление назад.
В таблице приведены размеры для 7, 10, 13 элементов, с увеличением количества элементов, качество антенны увеличивается (показатели растут).
Размеры для 7, 10, 13 элементов
Для работы на более высокочастотных диапазонах размеры уменьшаются пропорционально выбранной частоте. Можно выполнить для начала более простой вариант, заменив замкнутые директора линейными, для данной несущей диаметром 32 мм длина всех элементов одинаковая и равна 931 мм. В случае выполнения более коротких вариантов, средняя вертикальная труба смещается к центру тяжести.
Элементы антенны можно выполнять из любого электропроводящего материала, любой конфигурации сечения. После выполнения всех работ по настройке на рабочую частоту, очистить от окиси, обезжирить и покрыть бесцветным лаком марки ОС12-03. Пустоты в конструкции задуть строительной пеной. Работы выполнять с соблюдением правил техники безопасности.
Пусть мой скромный труд принесет Вам удовольствие!
А.В. Калашник, UT5VD
