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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Antennes directionnelles multibandes. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Antennes HF De nombreux radioamateurs rêvent d'une antenne directionnelle multibande. Il existe un certain nombre de solutions techniques qui vous permettent de créer un tel design, mais toutes ne sont pas facilement reproductibles dans des conditions amateurs. L'auteur de cet article propose aux lecteurs sa propre version de la mise en œuvre d'une antenne directionnelle compacte à cinq bandes. Une antenne KB rotative directionnelle pour 5 bandes (10 - 20 mètres) et même pour 7 bandes (10 -40 m) est une véritable conception de radio amateur. La plupart des principaux fabricants mondiaux d'antennes de radio amateur ont plusieurs antennes à cinq bandes dans leur gamme de produits, qui diffèrent par leurs performances et leur prix. En règle générale, chacune des entreprises utilise ses propres méthodes bien établies et standard pour la mise en œuvre de plusieurs gammes. Par exemple, FORCE 12 utilise une disposition intermittente d'éléments de différentes gammes (modèles XR5, 5VA), MOSLEY - un grand nombre de pièges résonnants (PRO-67, PRO-96), HY-GAIN - un élément actif log-périodique dans combinaison avec des directeurs "trap" (TH- 11), TITANEX - une variété d'antennes filaires log-périodiques. La nouveauté a été proposée par la société SteppIR - les éléments de son antenne changent de dimensions à l'aide d'un entraînement électromécanique en fonction des commandes du dispositif à microprocesseur situé en dessous. L'article proposé aborde brièvement les principaux avantages et inconvénients des méthodes standard de création de MDA (Multi-Band Antennas) et décrit sa propre version, qui permet, dans les dimensions d'une portée VK (Wave Channel) à trois éléments de 20 mètres avec une longueur de flèche inférieure à 6 m, pour obtenir une antenne à cinq bandes (10, 12, 15, 17 et 20 mètres). Le nombre total d'éléments est de 16 et l'influence mutuelle des éléments est minimisée sans l'utilisation d'échelles. Les caractéristiques de l'antenne sur chacune des gammes correspondent pratiquement à un VK à trois éléments (!). La particularité de cette variante est que des parties du directeur de portée de 20 mètres coupées à l'aide de deux relais à vide sont utilisées comme directeurs de portée de 10 et 15 mètres. L'antenne utilise un élément actif à cinq bandes avec un simple circuit d'adaptation, ce qui a permis de l'alimenter avec un seul câble sans commutation. Caractéristiques du MDA appliqué Pour l'analyse de MDA, les données présentées dans la littérature et les calculs à l'aide du programme informatique de modélisation d'antenne MMANA [1] ont été utilisés. En règle générale, lors du développement de telles antennes, ils s'efforcent d'obtenir des caractéristiques correspondant à un VC à deux ou trois éléments sur certaines bandes, vous devez donc commencer par déterminer ces caractéristiques. Nous utiliserons la notation adoptée dans MMANA :
Calculons les caractéristiques d'un VC à trois éléments. Cela peut être fait pour n'importe quelle fréquence. Prenons f \u28,3d 10,6 MHz (X \u600d \u28,0d 28,6 m), la bande de fréquence de fonctionnement est de 10 kHz (0,3 ... 0,3 MHz), le rayon du conducteur r \u0,4d XNUMX mm. Lors de l'optimisation de l'antenne, les coefficients de pondération pour les paramètres SWR, Gh et F/B sont pris égaux à XNUMX, respectivement ; XNUMX et XNUMX. Nous allons calculer pour trois options :
Conditions de calcul - l'antenne est en espace libre, F/B est déterminé pour une élévation nulle. Les données calculées sont résumées dans le tableau. 1. Trois chiffres séparés par une barre oblique correspondent aux valeurs des paramètres au début (28 MHz), au milieu et à la fin de la bande de fréquence de fonctionnement. Lors du calcul de BW, nous partons du fait qu'un dispositif d'adaptation SU est utilisé à l'entrée de l'antenne, ce qui fournit SWR = 1 à la fréquence moyenne. Les données données dans la quatrième ligne de ce tableau seront discutées plus en détail dans la section "Influence mutuelle des éléments VC passifs sur différentes bandes".
Lorsque la fréquence calculée change, la largeur de la bande de fréquence de fonctionnement change proportionnellement. Par exemple, à f = 14,15 MHz, les paramètres G et F/B seront les mêmes que dans le tableau. 1, mais dans la bande 0,3 MHz. De plus, la valeur BW sera 2 fois inférieure (à condition que le rayon des éléments soit augmenté proportionnellement, c'est-à-dire 2 fois). Éléments raccourcis Le plus souvent, le raccourcissement est obtenu en incluant une inductance dans chaque branche de l'élément [2]. Dans ce cas, un certain nombre de caractéristiques des éléments se dégradent, principalement leur large bande. Une contribution tangible au rétrécissement de la bande de travail peut être apportée par la capacité parasite entre les spires de bobine C0. Par exemple, la bobine a L = 10 µH et C0 = 2 pF. A une fréquence f = 28 MHz XL = coL = j1760 ohm et Xc = 1/ωС = -j2664 ohm. La résistance du circuit parallèle de L et C0 sera Xn = j[1760x(-2664)/(1760-2664)] = = j5187 ohm. Il s'avère que, compte tenu de l'influence de C0, la valeur réelle de la résistance réactive de la "bobine" a augmenté de 5187/1760 = 2,95 fois (la résistance de perte a augmenté en conséquence), et l'inductance équivalente du circuit sera XLeq = 10x2,95 = 29,5 μH. Le principal problème qui se pose en raison de la présence de C0 est que, parallèlement à une augmentation de la résistance inductive du circuit, la vitesse de son changement augmente également lors du passage d'une fréquence de fonctionnement à une autre. Ainsi, dans le cas d'une bobine avec zéro C0, lorsque la fréquence de fonctionnement change de, disons, un pour cent, la résistance de la bobine XL changera également de un pour cent, et pour notre circuit, le changement sera déjà beaucoup plus important - environ 5 %. La conclusion évidente est que la capacité C0 doit être aussi petite que possible. Ceci est réalisé par un enroulement à une rangée du fil (de préférence avec un petit pas) sur un cadre de petit diamètre. Voici les données expérimentales. Une bobine en fil MGTF avec un diamètre d'isolation de 1,55 mm, un diamètre de cadre de 23 mm, le nombre de spires n = 41 (enroulement tour à tour) avait une inductance mesurée L = 13 μH et un facteur de qualité Q = 260. En utilisant GIR, la fréquence de résonance du circuit a été déterminée LCD (elle s'est avérée égale à fn = 42 MHz) et par calcul (MMANA) la valeur C0 = 1,1 pF a été obtenue. À partir du même fil, une autre bobine a été fabriquée sur un cadre d'un diamètre de 50 mm. Ses données sont n = 20, L = 19 μH, Q = 340, f0 = 25 MHz et C0 = 2,13 pF. Dipôle avec échelles Considérons un dipôle conçu pour fonctionner sur les bandes 10 et 15 mètres, dont le fonctionnement bi-bande est assuré par l'utilisation de pièges LC résonnants accordés sur la fréquence supérieure f1 = 28,5 MHz. Aux fréquences de la plage de 15 mètres, la résistance de l'échelle Xt est de nature inductive et sa valeur est déterminée par les valeurs de Lt et St (St comprend également C0). Évidemment, la présence du condensateur St affectera le dipôle large bande BW de la même manière que la capacité spire à spire C0. Calculons d'abord la bande passante BW1,5 pour des dipôles simples pleine grandeur avec des fréquences de résonance f1 = 28,5 (dipôle 1) et f2 = 21,2 MHz (dipôle 2), puis pour une antenne piège à double bande. Nous effectuerons des calculs pour trois options de pièges (piège 1, piège 2 et piège 3) avec des valeurs de capacité des condensateurs de piège - 15, 25 et 35 pF (inductance 1_t, respectivement, 2,08, 1,25 et 0,89 μH) avec une qualité facteur des bobines Q = 150 et rayon du conducteur r = 15 mm. Les résultats du calcul sont donnés dans le tableau. 2. Les nombres entre parenthèses indiquent le pourcentage de la bande passante dipôle pleine largeur de l'antenne piège sur cette bande.
Le calcul montre qu'une telle antenne est nettement, 1,5 ... 3 fois, inférieure à une antenne pleine grandeur en termes de large bande. Étant donné que cela est dû, tout d'abord, à une augmentation plus rapide de la réactivité d'entrée (intrinsèque), lors de l'utilisation d'éléments de piège comme passifs, l'indicateur F / B changera également beaucoup plus rapidement dans la plage. Il ressort des données calculées que la dépendance de l'antenne piège à large bande sur les gammes supérieure (10 mètres) et inférieure (15 mètres) sur la valeur de St a le caractère opposé et le choix de la valeur de St est une tâche de compromis. Dans la plage supérieure, plus la valeur de LT est élevée (inférieure à St), plus la résistance de résonance du circuit piège est élevée et moins son effet sur la bande passante de l'antenne est important dans cette plage. Mais au niveau inférieur, avec une augmentation de Lt, la longueur totale de l'antenne diminue et, par conséquent, sa large bande. Nous notons une caractéristique intéressante - les éléments passifs raccourcis permettent d'obtenir un meilleur indice F / B que ceux de taille normale, mais dans une bande de fréquence étroite. Quant aux pertes dans l'antenne piège, le calcul donne les valeurs suivantes : dans un dipôle unique tribande de 7,4 m de long avec deux paires de pièges avec un facteur de qualité des bobines Q = 150, la perte sur la portée de 10 mètres est de 0,14 dB, 15 mètres est de 0,78 dB et 20 mètres - 0,59 dB. Dans VC avec des éléments de piège, la perte totale peut dépasser 1 dB. Influence mutuelle des éléments passifs de VC de différentes gammes Il est connu que lorsque des antennes de bandes différentes sont placées sur une même perche, les éléments des antennes à basse fréquence peuvent grandement affecter les paramètres des antennes des bandes supérieures [3]. Pour évaluer cet effet, nous allons calculer les paramètres d'un VK-10 à trois éléments pour une portée de 10 mètres (fo = 28,5 MHz, voir tableau 1, ligne 1), situé dans "l'environnement" des éléments passifs plus longs. Pour plus de précision, nous supposons qu'il s'agit de directeurs et de réflecteurs des gammes VK de 15 et 20 mètres. Les longueurs des éléments D15, R15 et D20, R20, ainsi que leurs rayons et distances par rapport au centre, sont définis en fonction des dimensions similaires D10 et R10, en tenant compte des coefficients de similitude (rapports de fréquence) K15 - 28,3 / 21,2 = 1,33 et K20 = 28,3 ,14,15/ /2 = 1 (Fig. 10). Le calcul est effectué par étapes. Nous calculons la bande SWR et BW à l'aide d'un appareil d'adaptation externe. A chaque étape, le mécanisme d'optimisation des paramètres VK-3 est utilisé. Les résultats des calculs sont résumés dans le tableau. XNUMX.
Le calcul effectué (lignes 1 et 2) montre que les conducteurs situés derrière le réflecteur P10 n'affectent pratiquement pas les paramètres VK-10. En effet, le champ derrière le réflecteur est très faible et aucun courant perceptible ne peut se produire dans les conducteurs "arrière". L'emplacement des réflecteurs, comme sur la Fig. 1 est largement utilisé dans les antennes multibandes, en particulier lors de l'utilisation d'un élément actif multibande, par exemple avec des pièges ou des bobines LOM [4]. Dans le cas de la localisation d'éléments plus longs "en avant" du VK-10 (dans la zone de champ fort), les courants dans ces éléments atteignent une valeur significative. Leur influence aggrave fortement les indicateurs de qualité du VK-10 (lignes 3, 4, 5), de telles options doivent donc être évitées. Par exception, une variante est possible lorsque le conducteur "long" est situé dans la zone proche de l'élément actif (à une distance de 0,05L, ligne 6) [3].
En fait, la question de l'application (emplacement) des éléments directeurs est l'une des principales dans le développement d'une antenne multibande. A titre d'exemple, considérons une variante d'une antenne combinée composée d'un VK-20 à trois éléments avec des distances inter-éléments optimales et d'un VK-10 à quatre éléments (Fig. 2). Le calcul du VK-20 montre que ses performances sont presque les mêmes que les données du tableau. 1 (ligne 1). Ensuite, le calcul (optimisation) des indicateurs VK-10 a été effectué. Pour faciliter la comparaison avec les performances d'une antenne à trois éléments non combinée, les données calculées sont placées dans le tableau. 1, ligne 4. On peut voir que l'ajout du deuxième directeur D10 a permis de s'affranchir largement de l'impact négatif de D20 et le VK-10 à quatre éléments en termes de G et F/B s'est rapproché des trois- élément un (!), mais nettement inférieur en termes de large bande. Un autre exemple est une antenne combinée à trois bandes à 14 éléments de type C-31XR (FORCE-12) avec une longueur de flèche de 9,3 m. Sur la bande de 10 mètres, l'antenne fournit un gain de 7,3 dBd en utilisant sept éléments de cette bande. [5]. Le calcul montre qu'une telle amplification ne peut être fournie que par quatre éléments, par conséquent, l'action des trois autres vise à compenser l'influence "négative" des directeurs de gamme inférieure. Lors de la construction d'une antenne à cinq bandes (10-20 mètres), l'utilisation du principe de compensation est peu probable en raison d'une complexité excessive. Éléments actifs multigammes En plus des pièges et des émetteurs log-périodiques utilisés depuis longtemps, d'autres types relativement nouveaux sont également utilisés. L'une des conceptions populaires à trois plages est illustrée à la figure 3.
Il est constitué d'un dipôle scindé pour une portée de 20 mètres et situé à une distance de 0,1 ... 0,5 m de deux conducteurs de longueurs proches de 0,5λ pour des portées de 15 et 10 mètres. En raison du fort couplage électromagnétique entre eux, le système a trois fréquences de résonance. En sélectionnant la longueur des conducteurs et leur distance au dipôle, vous pouvez obtenir la valeur souhaitée de l'impédance d'entrée sur les gammes de 10 et 15 mètres dans les antennes simples et multi-éléments. Cette conception est appelée manchon ouvert ou CR (coupled resonator) [6]. L'inconvénient de cette option est la bande relativement étroite. En particulier, pour couvrir toute la portée de 10 mètres, il est nécessaire d'utiliser deux conducteurs résonateurs de longueurs différentes. L'un d'eux permet un fonctionnement dans la partie inférieure de 28,0 ... 29,0 MHz et le second - 29,0 ... 29,7 MHz. De bons résultats peuvent être obtenus en connectant en parallèle plusieurs dipôles peu espacés avec différentes fréquences de résonance. Avec des distances entre les dipôles individuels de 0,3 ... 0,5 m, un tel élément actif peut fournir des performances normales dans les plages de 12, 15, 17 et 20 mètres, et en combinaison avec d'autres méthodes - dans les plages de 10, 30 et 40 mètres [ 4]. Différents types d'antennes à cinq bandes (échantillons spécifiques) Logopériodique. Un exemple avec des caractéristiques très élevées pour cette classe d'antennes est donné dans [7]. Portée - de 14 à 30 MHz, nombre d'éléments - 13, longueur de flèche - 10,97 m, gain dans la plage de 4,85 à 5,65 dBd, F/B - 20...26 dB. Une autre conception est décrite dans THE ARRL ANTENNA HANDBOOK et a des paramètres plus modestes - longueur de flèche 7,8 m, 12 éléments, gain 4,4... 4,6 dBd et F/B - 14...21 dB. Dans les deux conceptions, les éléments étaient constitués de tubes d'un diamètre d'environ 25 mm. Gardez à l'esprit que le gain de l'antenne diminue à mesure que le diamètre des éléments diminue, donc une version filaire nécessitera plus d'éléments qu'une antenne tube avec le même gain. La présence d'une ligne collectrice et la nécessité d'isoler les éléments de la flèche compliquent et alourdissent considérablement la conception. Incontestablement "plus" LPA - une seule ligne d'alimentation. Dans un log-périodique avec un grand nombre d'éléments dans chacune des bandes radioamateurs relativement étroites, en règle générale, seuls trois éléments fonctionnent activement. Du fait des caractéristiques du LPA, ces éléments sont utilisés moins efficacement que dans la composition d'un VC "bande étroite". Par conséquent, si cinq VC à trois éléments sont placés séquentiellement, l'un après l'autre, sur les bandes de 10, 12,15, 17 et 20 mètres sur une longue perche, vous pouvez obtenir un gain plus important que dans une log-périodique avec le même nombre de éléments. Les défauts de conception d'une telle construction sont évidents - un grand nombre de lignes d'alimentation (cinq) et une très grande longueur de flèche. Une façon de résoudre le problème peut être vue sur la Fig. 4.
Il s'agit d'un modèle 5VA de FORCE 12. Les caractéristiques déclarées de cette antenne sont les suivantes : gain - entre 5,4 ... 5,9 dBd, F/B - 14 ... 23 dB, longueur de papier - 9,9 m, 15 éléments, 3 lignes d'alimentation . Le prix de l'antenne est d'environ 1300 USD. Antenne VMA 5 L'antenne directionnelle à cinq bandes VMA-5 a été développée par l'auteur de cet article. Voici ses données :
Toutes les données obtenues à la suite du calcul - le circuit d'antenne, la forme et les dimensions géométriques des éléments conducteurs, les charges réactives, ainsi que les indicateurs électriques par gammes sont dans le fichier VMA-5. La vue générale de l'antenne est montrée sur la photo (Fig. 5)
Il se compose de deux ensembles - directeur et actif, et d'un certain nombre de réflecteurs situés sur la flèche selon la Fig. 6. Les coordonnées des éléments sur la flèche sont définies par rapport à l'élément actif de la plage de 20 mètres (A20), dont la position est prise comme repère zéro. Des réflecteurs filaires P12 et P17 sont montés respectivement au-dessus des tubes réflecteurs P15 et P20 de manière à ce que leur milieu soit à une hauteur de 0,5 m, et les bords à 0,15 m au-dessus des tubes.
Le circuit électrique de la partie active de l'antenne est représenté sur la fig. 7. Il se compose de quatre éléments actifs séparés A12, A15, A17, A20, connectés en parallèle les uns aux autres et via des condensateurs de "raccourcissement" C1 et C2 avec un câble d'alimentation, et un dipôle séparé couplé au champ A10 ("manchon ouvert" système). La coordination sur la portée de 10 mètres est réalisée en sélectionnant la longueur de l'A10 et sa distance par rapport au groupe principal. Les longueurs des dipôles A12 - A20 sont choisies plus que celles résonnantes de telle sorte que la résistance d'entrée (partie active) monte à Ra ≈ 50 Ohm. En sélectionnant la longueur des dipôles et la capacité des condensateurs de compensation C1 et C2, ainsi que la position des éléments passifs sur la flèche et leurs réglages (longueur), il a été possible d'obtenir SWR = 1,05 ... 1,25 à moyennes fréquences de toutes les gammes. La conception de l'ensemble actif est illustrée à la fig. 8 en deux saillies (l'ensemble est symétrique, seule une moitié est représentée). Isolateurs IP - isolateurs en plastique de type A1001 ("Antennopolis", Zaporozhye), IO - isolateurs à écrou.
L'ensemble est basé sur l'élément A20, composé de tuyaux en duralumin de diamètres (externe/interne) 35/30 + 30/26 + 30/27 d'une longueur totale de 10 m.De petites charges capacitives EH20 sont fixées aux extrémités du A20. L'utilisation de EH20 a permis :
Un câble en polypropylène à double pli d'un diamètre d'environ 3 mm a été utilisé comme entretoise. Le hauban précontraint avec une force de 5...10 kg est vissé sur le tube EH20 (10...15 tours), puis l'extrémité du hauban est fixée avec une pince. La forme incurvée adoptée de l'A12 et de l'A17 a permis d'augmenter la distance entre l'A20 et les vibreurs à fil et ainsi de réduire les influences mutuelles. De plus, ils remplissent avec succès le rôle de vergetures qui protègent le lourd A20 des déviations sévères, notamment en cas de verglas. L'élément A15 est fixé sous A20 à une distance de 0,38 m à l'aide de quatre entretoises diélectriques. À la distance sélectionnée, la bande passante de l'A15 diminue légèrement - d'environ 10 %. En tant que sections initiales de A15, des segments d'un câble flexible PK75-4 ont été utilisés (la tresse et l'âme sont soudées ensemble). Vous pouvez utiliser n'importe quel fil torsadé en cuivre d'un diamètre de 5 à 8 mm dans une isolation étanche, mais il sera à la fois plus cher et plus lourd. L'équilibrage s'effectue à l'aide d'une self de protection de 15 spires du câble coaxial RG-58, enroulé sur un circuit magnétique en ferrite de diamètre extérieur 65 mm et de perméabilité 300. Pour une puissance supérieure à 200 W, un plus puissant câble doit être utilisé. L'inductance et les condensateurs C1, C2 de type K15U-2 de 200 pF sont placés dans un boîtier en textolite de dimensions extérieures 130x140x45 mm, un connecteur coudé coaxial XS de type SR50-153F est fixé au fond du boîtier. La boîte est fixée à un support vertical, constitué, comme la traverse horizontale supérieure, d'acier à paroi mince en acier de forme carrée de dimensions 20x20 mm. La connexion mécanique des moitiés A20 est réalisée à l'aide d'un manchon-insert, usiné à partir d'une tige solide en fibre de verre, l'écart entre les moitiés est de 50 mm. A20 est fixé à un panneau en fibre de verre de dimensions 225x100x19 mm à l'aide de deux goujons en forme de U en fil d'acier inoxydable d'un diamètre de 6 mm. L'ensemble actif A12-A20 est un ensemble facilement démontable. L'élément A10 est fixé à la flèche séparément à l'aide d'un support en U et d'écrous à oreilles. Le circuit électrique de l'ensemble directeur est illustré à la fig. 9. Il comprend des éléments directeurs pour les cinq gammes. La base structurelle de l'ensemble est l'élément central, composé de trois sections isolées a-b, c-d, e-f, qui peuvent être interconnectées à l'aide de contacts de relais K1.1 et K2.1.
Si les deux relais sont allumés et que les contacts sont fermés, on obtient un directeur de bande de 20 mètres (D20), d'environ 9,65 m de long. Lorsqu'un seul des relais est allumé, on obtient un élément directeur de bande de 15 mètres (D15). Ce sera l'élément a-b-c-d ou c-d-e-f, selon le relais activé et désactivé. Étant donné que D15 est situé de manière asymétrique par rapport à l'axe de l'antenne (flèche), le diagramme de rayonnement (DN) sera également quelque peu asymétrique. Le calcul montre que le lobe avant du RP s'écarte légèrement de l'axe de l'antenne - d'environ 5 degrés, mais cela ne s'accompagne pas d'une baisse de gain (la déformation du lobe arrière sera illustrée ci-dessous). Lorsque les deux relais sont désactivés, les sections d'extrémité a-b et e-f agissent comme deux directeurs de bande de 10 m. Les longueurs de ces tronçons étant insuffisantes pour un fonctionnement normal, deux charges capacitives EH10 sont installées aux extrémités intérieures des tronçons (b et e). Un tel directeur double affecte les paramètres de l'antenne sur cette gamme presque de la même manière qu'un directeur simple ordinaire situé directement sur la perche. On peut noter qu'en D15 et D20 (avec contacts de relais fermés) l'influence de EH10 est insignifiante. Avec cette méthode "d'organisation" des directeurs des trois gammes principales, leurs influences négatives mutuelles sont complètement exclues, ainsi que leurs influences (avec contacts ouverts du relais K1, K2) et sur les gammes de 12 et 17 mètres. De plus, la consommation de tuyaux en duralumin diminuera d'environ 11 m, ainsi que la prise au vent et le poids de l'antenne. L'assemblée directrice est située à une distance de 2,85 m de l'A20. C'est une valeur de compromis. Des distances plus longues réduiront rapidement le F/B sur 10 mètres, tandis que des distances plus courtes dégraderont la plupart des performances sur 20 mètres. Le directeur utilise des relais à vide haute fréquence (commutateurs) V1 V-1V avec des valeurs admissibles de 1=10 A et U=3 kV. Le calcul montre qu'un tel courant et une telle tension dans le directeur correspondent à une puissance d'entrée d'antenne d'au moins 5 kW. La plage de température du relais est de -60° à +100°, le nombre de commutations garanti est de 100000 XNUMX. La valeur mesurée de la capacité "traversante" d'un relais ouvert est d'environ 0,9 pF, compte tenu de la capacité parasite de l'installation, la valeur de 1,5 pF est incluse dans le modèle de calcul (tableau des charges, impulsion w35c, w36c). L'état fermé du relais correspond aux mêmes charges, mais déjà avec une valeur de 100000 5 pF (équivalent court-circuit, voir "commentaire" de la fiche VMA-5). Le calcul montre qu'il est permis d'utiliser un relais avec une capacité "traversante" jusqu'à 20 pF avec l'ajustement des dimensions des composants D10 et EH33. En particulier, vous pouvez essayer les relais hermétiques REN-XNUMX communs avec une connexion parallèle-série des quatre groupes de contacts. Les directeurs des gammes de 12 mètres (D12) et 17 mètres (D17) sont en fil de fer. Pour éliminer l'impact négatif de ces éléments sur les paramètres des gammes de fréquences plus élevées, les mesures suivantes ont été prises. 1. Les directeurs des cinq gammes sont situés dans le même plan vertical. Comme le montrent les calculs, avec un tel arrangement, leurs influences mutuelles diminuent. 2. La forte influence possible de D12 sur la portée de 10 mètres (sur sa longueur, D12 serait un réflecteur à part entière sur la portée de 10 mètres) est éliminée à l'aide d'un circuit parallèle - anti-piège L12C12 avec un fréquence d'accord de 28,3 MHz, installé dans la partie médiane de D12. Pourquoi antitrap ? Le but de l'échelle est de séparer de l'élément d'antenne une partie dont les dimensions sont proches de résonantes. Le but de l'antipiège est le contraire - couper l'élément en segments dont les dimensions sont beaucoup plus petites que celles qui résonnent. Afin de ne pas affecter la gamme large bande de 12 mètres, des réactances inhabituellement faibles ont été adoptées - C12 = 150 pF et 1.12 = 0,21 μH, soit 8 à 10 fois moins que les réactances standard pour un piège. Malgré cela, la résistance de résonance du circuit est suffisante pour remplir sa fonction principale. Une boucle de connexion Lc est fournie, à travers laquelle, à l'aide d'un compteur SWR de type pont, vous pouvez déterminer la fréquence de résonance du circuit. 3. L'inductance L17 = 17 μH est incluse dans la partie médiane de D4. Cela conduit à quelqu'un qui, lorsqu'il fonctionne à des fréquences de 21 MHz et plus, le courant induit dans D17 diminue considérablement - L17, pour ainsi dire, coupe D17 en deux moitiés. De ce fait, la détérioration de l'indice F/B dans les plages supérieures sous l'influence de D17 ne dépasse pas 1 dB. Afin de simplifier la conception, L17 est constitué de deux bobines identiques étroitement espacées (L17' et L17 ") avec une inductance de 2 μH chacune. L'introduction de L17, bien sûr, aggrave les paramètres de large bande de l'antenne sur le 17- bande de mesure, mais cela est déjà perceptible en dehors de la gamme de fréquences de travail (voir tableau 4).
La conception de la partie médiane avec le répertoire d'assemblage est illustrée à la Fig. 10. Les tuyaux utilisés sont la partie centrale d'un diamètre de 30/26 mm, des inserts isolants en tiges de fibre de verre, des sections d'extrémité de tuyaux d'un diamètre de 30/27 et 22/20 mm, charges capacitives - 16/13,8 mm.
La partie médiane D20 est fixée à la flèche par une plaque de verre-textolite (Fig. 10, a) aux dimensions de 270x95x12 mm. Chacune des bobines L17 est enroulée sur un isolateur d'antenne en plastique de type A1001 avec le même fil que dans D17 (Fig. 10,6). Sur la fig. 11 montre une boîte (une boîte aux dimensions de 70x120x35 mm, fraisée en textolite) avec un relais V1V-1V et une méthode pour le fixer à D20 (montage facile à retirer). L'alimentation est fournie au relais via le connecteur RS4GV. Les fils d'alimentation du relais sont divisés en tronçons d'environ 2 m de long à l'aide de selfs de type DPM-1,2 de 15 μH chacune. Dans leur partie médiane, les fils sont attachés à un support transversal. Condensateur C1 - K31-11-3 d'une capacité de 2000 pF.
En raison de l'emplacement asymétrique du D15, des courants peuvent être induits sur la flèche, ce qui entraînera une asymétrie supplémentaire du modèle sur la plage de 15 mètres. Pour éviter ce désagrément, la partie extrême de la bôme (côté directeurs) de 2 m de long est séparée du reste de la bôme par un insert en textolite. Des tests d'antenne et des calculs de paramètres électriques ont été effectués en fonction de sa position dans l'espace libre. Avec une hauteur d'antenne au-dessus du sol de plus de 20 m, ses paramètres ne changeront pas beaucoup. Il existe deux options pour les calculs: atteindre le maximum d'indicateurs G et F / B possibles dans une partie de la plage et obtenir la plus grande uniformité d'indicateurs dans toute la plage. Dans le second cas, à la fréquence moyenne de la gamme, le gain sera inférieur de 0,2 ... 0,4 dB. Une option a été choisie dans laquelle les paramètres sont optimisés pour les sections des gammes 14,0 ... 14,3, 21.0 ... 21,4 et 28,0.-28,6 MHz. Si l'optimisation couvrait également les tronçons supérieurs peu fréquentés des gammes, cela dégraderait inévitablement les performances "en bas", dans les tronçons télégraphiques. Pour les bandes de 12 et 17 mètres, le calcul est fait pour le maximum F/B aux fréquences moyennes. Les résultats des calculs sont résumés dans le tableau. 4. Une note sur les valeurs du paramètre F/B marquées d'un astérisque * aux fréquences de 21,0 et 21,4 MHz. Sur la fig. Les figures 12 et 13 montrent deux DN pour la même fréquence de 21,0 MHz, qui sont obtenus en fonction de celui des relais K1 ou K2 qui est activé. Ces DM ne diffèrent pratiquement que par la forme de la partie arrière (symétrie miroir). Étant donné que les relais sont commandés de manière opérationnelle à partir de la télécommande radio, les interférences provenant de n'importe quelle direction dans le demi-plan arrière, comme on peut le voir sur les figures, peuvent être supprimées de 21 ... 24 dB. A titre de comparaison, sur la Fig. 14 montre le DN à la fréquence centrale de 21,2 MHz.
Les antennes 5VA (FORCE-12) et le LPA à 13 éléments mentionnés dans la première partie de l'article sont proches du VMA-5 en paramètres électriques. Les paramètres déclarés de 5VA ont déjà été mentionnés ci-dessus: gain - entre 5,4 ... 5,9 dBd, F / B - de 14 à 23 dB, longueur de flèche - 9,9 m, 15 éléments, 3 lignes d'alimentation. Dans le même temps, la consommation des tubes en duralumin est de: VMA-5 - 63 m (en tenant compte de la flèche et des charges capacitives), 5VA - environ 110 m, LPA - environ 100 m. Il est également évident que les deux dernières antennes ont une résistance au vent et un poids nettement supérieurs.
La conception du VMA-5 est de nature expérimentale : tous les éléments tubulaires ont des sections d'extrémité réglables, la longueur des éléments de fil est réglable dans les isolateurs d'extrémité et les éléments peuvent être déplacés le long de la flèche. Cela permet dans l'expérience, si nécessaire, d'affiner les données calculées.
En particulier, le calcul n'a pas pris en compte l'influence du "sol", principalement en raison du fait que dans le QTH de l'auteur dans différentes directions de l'antenne, les paramètres du sol diffèrent considérablement. L'antenne réalisée selon les données calculées a été initialement installée à une hauteur de 1,8 m au-dessus du faîte du toit en ardoise, et avec un léger ajustement des longueurs des éléments actifs (longueurs de EH20 en A20), les fréquences de résonance ont été réglées à "leurs places" à l'aide d'un compteur SWR. Cela a été suivi en grimpant à une hauteur de travail - 6,5 m au-dessus du faîte d'une maison à quatre étages et à 25 m au-dessus du sol et en vérifiant les paramètres. Le contrôle F/B principal sur trois fréquences de chaque bande a été effectué en utilisant les signaux de la station de radio locale UT1MQ en mode réception. Le récepteur a activé le contrôle manuel du gain, le niveau du signal à la sortie basse fréquence a été surveillé à l'aide d'un voltmètre V7-37. Les valeurs F/B mesurées étaient comprises entre 18 et 30 dB. Une expérience intéressante a été réalisée avec Arthur (4X4DZ). En 20 minutes, les deux côtés ont "tourné" leurs antennes l'une vers l'autre (Arthur - TN-11) sur les cinq bandes, le résultat des deux côtés est approximativement le même - F / B à un niveau moyen de 20 dB (4 .. . XNUMXpoints). La valeur SWR et la bande BW sont proches de celles calculées, des mesures sérieuses du gain d'antenne n'ont pas encore été effectuées. La conception du VMA-5 présente quelques différences par rapport au modèle de conception :
Il convient également de noter que les charges réactives dans le programme sont spécifiées comme des charges ponctuelles, tandis que les L et C réels ont leurs propres longueurs, ce qui peut affecter la précision du calcul. Sur la base de VMA-5, un modèle d'antenne à sept bandes a été développé, qui comprend également deux éléments chacun pour 30 et 40 mètres. Peut-être qu'avec le temps, ce modèle sera implémenté dans le matériel. Une partie de ce modèle - un élément actif pour une portée de 40 mètres (A40) a déjà été appliquée (en complément) à l'antenne existante (voir Fig. 5 - photo). L'A40 est basé sur l'A20 en ajoutant une bobine d'une inductance de 20 μH à chacune de ses extrémités et une section d'extrémité de 1,41 m de long (technologie LOM). Les longueurs des charges capacitives ont dû être légèrement augmentées. En conclusion, on peut noter que les relais électromagnétiques commencent à apparaître aussi bien dans les antennes de marque (MAGNUM 280 FORCE-12, TITAN EX, etc.) que dans les conceptions amateurs [8]. L'auteur remercie Boris Kataev (UR1MQ) pour sa grande aide lors de l'installation du VMA-5 et Alexander Pogudin (UT1MQ) pour sa participation aux mesures. littérature
Auteur : Ernest Gutkin (UT1MA), Lugansk, Ukraine
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