Amatir radio sekarang sering menggunakan dipol perangkap simetris untuk pita 160-80-40 meter. Antena jenis ini hanya memiliki satu keunggulan - pola radiasinya pada pita berbeda adalah sama. Kerugian dari antena jenis ini termasuk kompleksitas pembuatan yang agak tinggi, bobot yang bertambah, angin yang besar, pita sempit di rentang yang lebih rendah dan bukan indikator SWR yang paling menonjol.
Selain itu, terdapat antena multi-band yang cukup menarik bagi para amatir radio - dipol asimetris. Kerugian utamanya adalah biasanya pada rentang frekuensi terendah, pola radiasi maksimum menyimpang sebesar 90 derajat relatif terhadap maksimum pada rentang lainnya. Hal ini sering kali menimbulkan ketidaknyamanan, dan antena semacam itu ditinggalkan.
Dengan menggabungkan 2 jenis antena ini, saya berhasil membuat antena hibrida yang cukup menarik - dipol perangkap asimetris. Ia memiliki pola radiasi yang mirip dengan dipol perangkap konvensional, namun pembuatannya memerlukan setengah jumlah rangkaian, yang berarti semua kerugiannya berkurang secara signifikan. antena perangkap.
Sketsa antena untuk pita 160 80 dan 40 meter ditunjukkan pada Gambar 1. Dimensi ditunjukkan untuk tinggi suspensi 15 meter, dalam tanda kurung untuk tinggi 30 meter.
Penting untuk membahas lebih detail tentang prinsip pengoperasian antena ini. Pada jarak 40 meter, antena sisi kiri beroperasi, hingga rangkaian disetel ke frekuensi 7,05 MHz. Pada rentang ini, antena berbentuk dipol asimetris dengan rasio aspek 1:2. Dalam jarak 80 meter, seutas kawat yang terletak di antara tangga dihubungkan dengannya, diperoleh juga dipol dengan perbandingan aspek mendekati 1: 2, tetapi kawat paling kiri menjadi lengan dipol yang lebih kecil. Dalam jarak 160 meter, seluruh lembar antena berfungsi, rasio aspek dipol sudah berbeda secara signifikan dari rasio pada rentang yang lebih tinggi, tetapi pada rentang ini antena sedikit memendek karena induktansi tangga, dan selain itu, itu berada pada ketinggian yang relatif rendah, semua ini mengurangi resistansi masukannya. Akibatnya, SWR minimum pada rentang tersebut tidak lebih tinggi dari 1,25.
Impedansi masukan antena pada semua pita mendekati 110 Ohm, sehingga antena dapat dengan mudah ditenagai oleh kabel koaksial lima puluh ohm menggunakan trafo pada 2 tabung ferit dengan rasio transformasi resistansi 1:2,56, belitan primer ( yang terhubung ke antena) harus berisi 5 (2 2.5) putaran dan 3 putaran sekunder. Jika perlu, tabung ini dapat dengan mudah dicabut dari kabel ekstensi VGA Cina, sehingga tidak menjadi masalah untuk menemukannya.
Dalam antena jenis ini, Anda tidak boleh menggunakan autotransformator yang dijelaskan dengan cukup rinci dan sering ditemukan dalam literatur; mereka tidak akan memastikan pemutusan arus di sisi luar. kawat koaksial. Hal ini, pada gilirannya, akan menyebabkan gangguan pada peralatan rumah tangga, dan yang paling tidak menyenangkan - gangguan pada TV tetangga. Hal yang sama untuk dari jenis ini antena, akan berguna untuk memasang penghalang lain pada jarak tertentu dari antena, misalnya, di pintu masuk pengumpan ke gedung.
Penting juga untuk memasang resistor dengan resistansi lebih dari 100 kOhm (resistansi pastinya tidak penting) antara jalinan kabel dan lembaran antena untuk mengalirkan muatan statis dari antena; lebih baik melakukan ini dari titik tengah dari belitan primer transformator. Jalinan kabel harus dibumikan di bagian bawah.
Cara termudah untuk membuat tangga adalah dari kabel koaksial, program trap-rus akan membantu Anda dalam perhitungannya. Saya akan merekomendasikan menggunakan RK-75-4-12, kabel fleksibel dan murah yang memungkinkan Anda memasok lebih dari satu kilowatt daya ke antena. Anda sebaiknya tidak menggunakan kabel dengan dielektrik busa. Dmitry punya foto tangga serupa, RV9CX, hanya saja tangganya jangan disolder sesuai diagramnya. Saya rasa semua orang mengerti cara memasang tangga.
Jika Anda akan membuat antena ini dari tikus yang tidak dikepang, maka Anda perlu memperhitungkan faktor pemendekan sekitar 2,8%.
Gambar 2 – pola radiasi.
Gambar 2 menunjukkan pola radiasi antena untuk ketinggian suspensi 30 meter (gedung 9 lantai.) Sedikit distorsi pada pola ini disebabkan oleh asimetri antena ditambah dengan pemblokiran arus yang tidak lengkap oleh tangga, tidak ada yang salah dengan hal ini , objek di sekitar lebih memengaruhi pola...
Pemasangan antenanya juga tidak menimbulkan kesulitan, pada jarak 40 meter diatur dengan mengubah panjang 2 panel kiri secara proporsional (sampai tangga 7 MHz). Pada kisaran 80 meter disesuaikan dengan panjang kanvas yang terletak di antara tangga, dan pada kisaran 160 meter disesuaikan dengan panjang kanvas paling kanan (relatif terhadap Gambar 1).
Gambar 3 – antena dual-band.
Dengan cara serupa, Anda dapat membuat antena 2 pita, misalnya Gambar 3 menunjukkan dipol untuk pita 160 dan 80 meter dengan satu tangga. Dimensi ditunjukkan untuk ketinggian suspensi 15 meter (gedung 5 lantai), antena memungkinkannya ditenagai oleh kabel koaksial dengan impedansi karakteristik 50 dan 75 Ohm. Karena antenanya asimetris, jangan lupa untuk memblokir arus di sisi luar jalinan; beberapa lilitan kabel pada titik daya pada cincin ferit, atau, katakanlah, inti dari trafo saluran TV, akan cukup. Satu-satunya hal adalah bahwa dengan ketinggian suspensi yang lebih tinggi, impedansi masukan antena mungkin perlu ditingkatkan, dan pencocokan antena harus dilakukan dengan analogi dengan antena sebelumnya.
Roman Sergeev (RA9QCE).
Antena radio amatir
Antena untuk jangkauan 160 m
"Katakan padaku apa yang ada di atap rumahmu dan aku akan memberitahumu siapa dirimu!"
Dan memang: antena apa yang dipilih oleh operator gelombang pendek, bagaimana dia mengkonfigurasi dan mengoordinasikannya, sebagai suatu peraturan, menentukan “Efisiensi” keseluruhan stasiun radio, “jangkauannya”.
Kesulitan terbesar bagi amatir radio adalah pembuatan sistem antena untuk pita HF frekuensi rendah dan khususnya untuk jangkauan 160 m.Agar antena dapat beroperasi secara efektif, panjang bagian pemancarnya harus sebanding dengan panjang gelombang. Untuk jangkauan 160 m, ini berarti emitor harus memiliki panjang minimal 30...40 m, dan harus dipindahkan dari “tanah”, khususnya dari atap logam bangunan, dengan jarak yang kurang lebih sama. jarak.
Biasanya persyaratan ini tidak dapat dipenuhi sepenuhnya, sehingga amatir radio terpaksa mencari solusi kompromi, misalnya dengan sengaja mengurangi efisiensi sistem antena, asalkan pemasangannya realistis dalam kondisi spesifik rumah tempat operator gelombang pendek hidup.
Untuk jangkauan 160 m, antena simetris seperti dipol setengah gelombang atau berbagai modifikasi bingkai yang memiliki keliling panjang gelombang ( "Kotak", "Lingkaran Delta" ). Dalam praktiknya, antena semacam itu hanya dapat dipasang di antara rumah-rumah, dan dalam hal ini ketinggian rata-rata suspensinya harus minimal 20...30 m.Pada ketinggian yang lebih rendah, karena pengaruh "bumi", antena akan memancarkan gelombang radio ke arah cakrawala dan, oleh karena itu, tidak akan cukup efektif untuk komunikasi jarak jauh.
Panjang l (dalam mm) dari bagian radiasi dipol setengah gelombang (Gbr.1) dihitung dengan rumus:
aku = 142,5/f.
f adalah frekuensi resonansi (operasi) antena dalam MHz. Jika Anda ingin mengoperasikan telepon dan telegraf, maka frekuensi resonansi antena harus dipilih mendekati pertengahan jangkauan (misalnya, 1,9 MHz). Jika pekerjaan akan dilakukan terutama oleh satu jenis radiasi saja, maka disarankan untuk memilihnya dekat dengan bagian tengah rentang amatir yang sesuai.
Gambar.1. Antena dipol setengah gelombang simetris
Perlu dicatat bahwa dalam praktiknya, panjang emitor mungkin berbeda secara signifikan dari yang dihitung karena pengaruh benda di sekitarnya. Oleh karena itu, pada saat membuat antena, panjang awal emitor harus diambil dengan margin tertentu, kemudian pada proses penyetelan harus disempurnakan.
Impedansi input dipol sekitar 75 Ohm, jadi untuk menyalakannya sebaiknya menggunakan kabel koaksial dengan impedansi karakteristik 75 Ohm. Namun penggunaan kabel 50 ohm cukup bisa diterima di sini. Pertama, kemungkinan besar impedansi masukan dipol pada ketinggian suspensi sebenarnya akan berada di bawah 75 Ohm, dan kedua, sedikit ketidaksesuaian antara antena dan pengumpan (SWR hingga 2) hampir tidak berpengaruh pada efisiensinya.
Emitornya sendiri terbuat dari kabel tembaga dengan diameter 2...3 mm. Untuk mencegah putusnya kabel koaksial pada titik sambungannya ke emitor, kabel 5 harus dipasang secara kaku (misalnya, dengan klem berbentuk U) ke isolator berbentuk T 4, yang terbuat dari textolite. dengan ketebalan minimal 3 mm. Bagian isolator yang bekerja tarik diperkuat dengan 6 batang textolite berukuran 15x25x100 mm. Jalinan dan inti tengah kabel koaksial disolder ke lengan 2 dan 3 emitor.
Antena diatur berdasarkan pengukuran SWR pada pita frekuensi. Dari pengukuran tersebut diperoleh frekuensi resonansi antena, yaitu. frekuensi di mana SWR minimal. Jika kurang (lebih) dari nilai yang ditentukan, maka dipolnya diperpendek (diperpanjang). Besarnya masing-masing lengan dipol harus dipendekkan atau dipanjangkan ditentukan dengan rumus:
Di sini f2 adalah frekuensi antena yang harus disetel, dan l` dan f1 masing-masing adalah panjang awal dipol dan frekuensi resonansinya.
DI DALAM kondisi nyata Lengan dipol dapat dipasang pada sudut tertentu, sedikit kurang dari 180 derajat, dan bahkan menekuk masing-masing lengan (Gbr. 2).
Gambar.2. Antena dipol setengah gelombang dengan lengan melengkung
Dalam hal ini, impedansi masukan antena agak berkurang, jadi disarankan untuk menghubungkan antena tersebut dengan kabel koaksial 50 Ohm. Pola radiasi juga akan berubah, yang pada dipol klasik terlihat seperti angka delapan. Menyetel antena ini sedikit lebih sulit, karena pengaruh benda di sekitarnya biasanya memiliki pengaruh yang lebih kuat. Agar tidak “melampaui” frekuensi resonansi, lengan dipol di sini harus diperpendek secara bertahap, selangkah demi selangkah. Opsi untuk memasang dipol ini, tentu saja, merupakan kompromi, tetapi memungkinkan, dengan sedikit penurunan efisiensi antena, untuk "mengikatnya" dengan kondisi lokal tertentu.
Panjang bagian dipol yang memancar dapat dikurangi hampir setengahnya jika kumparan “ekstensi” dimasukkan ke dalam masing-masing lengannya. (Gbr. 3).
Gambar.3. Antena dipol setengah gelombang dengan kumparan ekstensi
Agar tidak mengurangi efisiensi antena secara signifikan, kumparan “ekstensi” harus memiliki kerugian intrinsik yang rendah, yaitu. faktor kualitas tinggi (sekitar 150). Selain itu, mereka harus dilindungi secara andal dari paparan kelembaban atmosfer.
Antena ini ditenagai oleh kabel koaksial 50 ohm. Ketika ditunjukkan pada Gambar.3 Dimensi bagian radiasi kumparan L1 dan L2 harus memiliki induktansi sekitar 70 μH. Mereka dapat dibuat pada bingkai dengan diameter 40 mm dan panjang 80 mm, di mana 65 lilitan kawat PEV-2 dengan diameter 1,2 mm dililit (belitan teratur, putaran ke putaran). Jika amatir radio memiliki bingkai lain, maka jumlah putaran yang diperlukan dapat diperkirakan dengan menggunakan rumus:
Di sini L adalah induktansi kumparan dalam μH; D dan l - diameter dan panjang kumparan dalam cm; n - jumlah putaran. Karena belitannya biasa, maka l = nd, di mana d adalah diameter kawat kumparan dalam cm Frekuensi resonansi antena yang diperlukan ditentukan dengan memilih panjang bagian luar (14 meter) dari setiap lengan.
Dipol yang diperpendek dapat dipasang pada atap suatu bangunan dengan memodifikasinya menjadi seperti antena "V terbalik" (itu ditampilkan pada Gambar.3 ). Untuk memasang antena seperti itu, hanya diperlukan satu tiang dengan tinggi sekitar 15 m.Lengan dipol secara bersamaan menjalankan fungsi dua (dari empat) orang untuk memasang tiang. Seperti yang telah disebutkan, dengan ketinggian suspensi seperti itu, dipol memancar terutama pada sudut yang besar terhadap cakrawala. Namun, meskipun kekurangan ini diperhitungkan, antena IV pendek yang dijelaskan mungkin lebih efektif daripada antena monopole, yang akan dibahas di bawah.
Kerugian dari semua antena asimetris (ini termasuk berbagai antena “kabel” seperti "Kawat Panjang" , serta penghasil emisi vertikal seperti "Pesawat Darat" ) adalah kebutuhan untuk memiliki “tanah” yang baik, yaitu. landasan (dalam arti kata teknik radio). Hampir tidak mungkin untuk menerapkan landasan yang baik di kota-kota, jadi seorang amatir radio, jika dia memutuskan (atau dipaksa oleh keadaan) untuk memasang antena dengan daya yang tidak seimbang, harus menjaga penyeimbang yang baik.
Impedansi masukan dari sebagian besar antena ujung tunggal berada pada kisaran 10...30 Ohm, dan untuk antena yang diperpendek bisa beberapa Ohm atau bahkan sepersekian Ohm. Sementara itu, resistansi kerugian untuk sistem umum tiga penyeimbang pada sudut 120 derajat satu sama lain adalah sekitar 30 ohm. Jadi, ketika beban penyeimbang digunakan, lebih dari separuh daya yang dikirimkan oleh pemancar terbuang sia-sia. Untuk pengoperasian antena asimetris yang efektif, jumlah penyeimbang harus 10...12, dan sama sekali tidak perlu semuanya memiliki panjang seperempat panjang gelombang (Gbr. 4a).
Gambar 4a. Menempatkan beban penyeimbang dalam lingkaran
Faktanya adalah itu nilai tertinggi Kepadatan arus HF - langsung di dasar antena, di sinilah Anda harus memiliki total penampang konduktor penyeimbang terbesar. Jika beban penyeimbang tidak dapat dipasang dalam lingkaran (biasanya demikian), maka beban tersebut harus ditempatkan seperti yang ditunjukkan pada Gambar.4b.
Gambar.4b. Penempatan beban penyeimbang tidak merata
Pada Gambar.5 Dua varian antena berbentuk L ditampilkan untuk jangkauan 160 m.Daya disuplai ke kedua antena melalui kabel koaksial dengan impedansi karakteristik 50 Ohm. Perbandingan antara panjang ruas A dan B dapat dipilih secara sembarang, yang penting panjang totalnya adalah 38 m untuk opsi a dan 43 m untuk opsi b.
Gambar 5a. Antena berbentuk L dengan impedansi masukan 10 Ohm
Antena menyala Gambar 5a
dengan panjang segmen A = 10 m, ia memiliki impedansi masukan sekitar 10 Ohm. Coil L1 memiliki induktansi 13 μH. Itu dibuat pada bingkai dengan diameter 50 mm dan berisi 20 lilitan kawat tembaga telanjang dengan diameter 0,8...1,0 mm. Panjang belitan 50 mm. Dengan daya pemancar hingga 10 W, blok kapasitor dari penerima siaran tabung dapat digunakan sebagai kapasitor C. Pertama-tama setel antena dengan kapasitor C, mencapai resonansi yang konsisten pada frekuensi operasi (diatur sesuai dengan muatan maksimum antena pemancar). Setelah itu pilih posisi tap pada kumparan L1 sesuai SWR minimum.
Antena yang ditunjukkan pada Gambar 5b
, mempunyai komponen aktif resistansi masukan sekitar 50 Ohm, jika panjang ruas A = 10 m.
Gambar 5b. Antena berbentuk L dengan impedansi masukan 50 Ohm
Saat menyetel antena ini, pertama-tama kompensasikan dengan kapasitor C komponen reaktif dari impedansi masukan (bersifat induktif), lalu pilih panjang antena ke SWR minimum, setiap kali sesuaikan kapasitor C. Karena masukan yang tinggi impedansi, antena ini bekerja lebih efisien daripada yang ditunjukkan pada Gambar 5a , tetapi yang terakhir lebih mudah dikonfigurasi, karena tidak memerlukan pemilihan total panjang antena yang cermat.
Dalam kasus tertentu, salah satu dari dua antena ini dapat dimulai langsung dari pemancar dan melewati bingkai jendela ke rumah atau pohon terdekat. Dalam kondisi seperti ini, hampir tidak mungkin untuk membuat sistem penyeimbang yang ekstensif, sehingga badan pemancar harus dihubungkan dengan konduktor pendek ke pipa pasokan air dan pemanas serta ke perlengkapan balkon (jika rumahnya terbuat dari beton bertulang). Selain itu, sistem “pembumian” tersebut harus dilengkapi dengan setidaknya satu beban penyeimbang dengan panjang maksimum yang mungkin (tetapi tidak kurang dari 5 m). Penyeimbang ini bisa direntangkan di bagian luar balkon atau di sepanjang dinding rumah. Itu terhubung ke badan pemancar melalui koil (Gbr.6) , induktansinya harus ditentukan secara eksperimental dengan nilai minimum tegangan RF pada badan pemancar (nilai induktansi awal 200 μH).
Gambar.6. Menghubungkan penyeimbang
Tegangan ini dapat direkam dengan voltmeter HF sederhana (Gbr.7) , yang terhubung ke housing hanya dengan satu pin.
Gambar.7. Mengukur tegangan frekuensi tinggi pada rumah pemancar
Jika seorang amatir radio mempunyai kemampuan untuk melakukannya sistem yang baik penyeimbang, maka untuk komunikasi jarak jauh masih lebih baik memasang antena GP yang diperpendek namun vertikal. Hasil yang cukup baik dapat diperoleh dengan antena yang tingginya mencapai 15 m.
Salah satu versi antena tersebut ditunjukkan pada Gambar.8. Ini terdiri dari emitor vertikal (tiang) sepanjang 12 m, diisolasi di dasar dari “tanah”. Emitornya adalah pipa logam. Ia memiliki apa yang disebut beban kapasitif atas, yang dibentuk oleh empat kabel sepanjang 15 m Sudut antara kabel-kabel ini (secara bersamaan bertindak sebagai kabel pria) dan pipa harus 90 derajat. Daya disuplai ke antena melalui kabel koaksial dengan impedansi karakteristik 50 Ohm. Dengan panjang pengumpan yang pendek, disarankan untuk tidak memasang elemen yang cocok di dasar antena (ini menghilangkan kebutuhan untuk menyegelnya), tetapi untuk bekerja dengan gelombang berdiri di kabel. Dalam hal ini, stasiun radio wajib memiliki unit pencocokan antena terpisah pada pemancarnya, karena rangkaian keluarannya (biasanya filter-P) mungkin tidak memiliki kemampuan pencocokan yang cukup.
Gambar.8. Antena vertikal tipe GP
Antena yang ditunjukkan pada Gambar.9 , memiliki tinggi total sekitar 13,5 m, pemendekan di dalamnya dicapai dengan menyalakan kumparan “pemendekan” L1, dengan cara yang sama seperti yang dilakukan pada dipol pemendekan, yang telah dijelaskan sebelumnya. Kumparan ini harus memiliki induktansi sekitar 160 µH. Itu dililit dengan kawat tembaga telanjang dengan diameter 70 mm. Ini memiliki 90 putaran. Panjang belitan adalah 220 mm, dan panjang total yang dimasukkan ke dalam pipa adalah 300 mm. Induktansi kumparan pencocokan L2 adalah sekitar 10 μH (20 putaran kawat yang sama dililitkan pada bingkai dengan diameter 40 mm, panjang belitan 50 mm).
Gambar.9. Antena dengan koil "pemendekan".
Antena ini disetel ke frekuensi operasi menggunakan indikator resonansi heterodyne (dengan memilih panjang bagian atas antena dan, jika ini tidak cukup, dengan memilih jumlah lilitan kumparan L1). Kemudian posisi tap pada kumparan L2 dipilih berdasarkan SWR minimum. Seperti semua pemancar pendek lainnya, antena ini bersifat pita sempit dan harus disetel ke bagian jangkauan di mana pekerjaan paling sering dilakukan.
Mengingat kesulitan yang terkait dengan pemasangan antena, orang hanya dapat memimpikan antena pemancar terarah untuk pita frekuensi rendah, dan khususnya untuk jangkauan 160 m. Namun untuk penerimaan, antena semacam itu relatif mudah diterapkan. Biasanya berupa bingkai yang terdiri dari satu atau lebih putaran. Antena loop memiliki dua minimum yang jelas saat menerima sinyal, diarahkan tegak lurus terhadap bidangnya. Penekanan sinyal dari arah ini bisa mencapai sekitar 30 dB (lima titik pada skala S!). Hal ini memungkinkan untuk “menghilangkan” interferensi: sinyal dari stasiun amatir lain, harmonik dari stasiun radio siaran gelombang menengah, dll.
Perwujudan yang mungkin dari antena loop ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10. Antena lingkaran
Terdiri dari tiga putaran (berbentuk persegi dengan sisi 1,5 m), membentuk rangka itu sendiri, dan satu putaran komunikasi. Diameter dan tingkatan kawat tidak terlalu penting; khususnya, kawat pemasangan biasa bisa digunakan. Bingkai ditempatkan di layar elektrostatik, terbuka di bagian atas. Layar dapat dibuat dari jalinan kabel koaksial, dan rangka secara keseluruhan dapat dipasang pada salib kayu. Bingkai disesuaikan dengan frekuensi operasi dengan kapasitor C, yang harus dilindungi secara andal dari kelembaban atmosfer. Frame dihubungkan ke receiver menggunakan kabel koaksial dengan impedansi karakteristik 50 Ohm.
"Buku Tahunan Radio" 1983
Komentar pada artikel:
| Ditambahkan oleh: Sergei | |
|
|
| Tanggal: 23-07-2012 |
| Ditambahkan oleh: Sergei |
| Tanggal: 07-01-2012 |
