Технический КВ форум

Технический КВ форум.Технический КВ форум.

«Своими знаниями и опытом«Своими знаниями и опытом

НАДО ДЕЛИТСЯ!»НАДО ДЕЛИТСЯ!»

(с)(с) RA6LBS RA6LBS

Радиолюбительский фестиваль «Домодедово – 2005».

Комплекс приемных Комплекс приемных антенн антенн BeverageBeverage

3 двунаправленных, переключаемых 3 двунаправленных, переключаемых + 6 «фазированных»+ 6 «фазированных»

Андрей ФедорищевАндрей Федорищевwww.RA6LBS.ruwww.RA6LBS.ru

А зачем они нужны?А зачем они нужны? На диапазонах 160-80 метров никакая антенна не может быть На диапазонах 160-80 метров никакая антенна не может быть

единственной, «самой лучшей»!единственной, «самой лучшей»!

• ни ни YagiYagi,, ни ни QuadQuad, ни 4 , ни 4 SquareSquare, не обеспечивают полноценного, , не обеспечивают полноценного, эффективного приемаэффективного приема!!

Почему?Почему?

• местные и атмосферные источники помех;местные и атмосферные источники помех;• азимут и углы места принимаемых сигналов;азимут и углы места принимаемых сигналов;

Что должна сделать приемная антенна:Что должна сделать приемная антенна:

• улучшить соотношение сигнал/шум;улучшить соотношение сигнал/шум;• для этого нужно иметь пространственную направленность;для этого нужно иметь пространственную направленность;• ещё раз иметь направленность;ещё раз иметь направленность;

Почему Почему Beverage ?Beverage ?

Плюсы:Плюсы:

• ccамая эффективная и простая для амая эффективная и простая для DX DX работы;работы;

Минусы:Минусы:

• размеры;размеры;• самая «полезная» длинна это 2-3 самая «полезная» длинна это 2-3 , а значит требуется , а значит требуется

двухдиапазонное решение!двухдиапазонное решение!

Важно:Важно:

• всё что относится к простому всё что относится к простому Beverage,Beverage, точно также точно также относится к двухпроводному, переключаемому, относится к двухпроводному, переключаемому, двунаправленному двунаправленному BeverageBeverage!!

Нужно не менее 6 направлений!Нужно не менее 6 направлений!

Простая схема расположения двунаправленных Простая схема расположения двунаправленных антенн антенн RBRB22,,

для приема 6 направленийдля приема 6 направлений

У всех ли есть столько места как наУ всех ли есть столько места как наRW2F ?RW2F ?

8 антенн Bv, ящик коммутации «в центре», UA2FF

Двухпроводная, двунаправленная Двухпроводная, двунаправленная антенна антенна BeverageBeverage – – RBRB22

Первые упоминания вПервые упоминания в литературе:литературе:

E.Laport, Radio Antenna Engineering, pp.55-57E.Laport, Radio Antenna Engineering, pp.55-57(New York; McGraw Hill Book Co., 1952) (New York; McGraw Hill Book Co., 1952)

VV..MisekMisek,, Beverage Antenna Handbook Beverage Antenna Handbook((W1WCRW1WCR, 1985), 1985)

Это существенная экономия местаЭто существенная экономия места, , проводов, проводов, стоек, трудастоек, труда … …

Упрощенная схема двунаправленной, Упрощенная схема двунаправленной, переключаемой антенны переключаемой антенны RBRB22

Схема блоков согласования Схема блоков согласования RBRB22

Расчёт трансформаторовРасчёт трансформаторов

N1 = N3 = Z coaxN1 = N3 = Z coax;; N2 = N8 = Z bevN2 = N8 = Z bev;; (N4+N5) = (N6+N7) = Z line(N4+N5) = (N6+N7) = Z line

N4 = N5 = N6 = N7N4 = N5 = N6 = N7;;

Rx N1 = 4 * Z coax = 200Rx N1 = 4 * Z coax = 200 Ом; Ом;

Блок согласованияБлок согласования

ТрансформаторыТрансформаторы типа типа “Best of the best” -“Best of the best” - бинокуляры бинокуляры

Блок нагрузки Блок нагрузки RBRB22,,вариант антенны «полёвка».вариант антенны «полёвка».

Антенна «Классика»Антенна «Классика»

Антенна «Вертикальный модерн»Антенна «Вертикальный модерн»

начало - конец …начало - конец …

Два варианта выполнения: на столбе и наклонно к земле.

зима 2003 года.

Классическая двухпроводка,Классическая двухпроводка,в лесу, в лесу, QTHQTH UA3TCJUA3TCJ

Но «правильная» антенна Но «правильная» антенна RBRB22 делается из ОДНОЙ «полёвки»!делается из ОДНОЙ «полёвки»!И она переключается в ДВА направления!И она переключается в ДВА направления!

осень, зима 2003- 2004 г.

Релейный коммутатор и пульт Релейный коммутатор и пульт управленияуправления

Как Как BeverageBeverage L=174 L=174 м. работает?м. работает? На диапазоне 80 метров:На диапазоне 80 метров:

• почти всегда превосходит почти всегда превосходит 4Square4Square !!

• иногда превосходит полноразмерный, вращаемый, иногда превосходит полноразмерный, вращаемый, «двойной квадрат», траверса на высоте 55 метров, по «двойной квадрат», траверса на высоте 55 метров, по соотношению сигнал/шум;соотношению сигнал/шум;

• часто прием ЛУЧШЕ, КОМФОРТНЕЕ, чем на «двойной часто прием ЛУЧШЕ, КОМФОРТНЕЕ, чем на «двойной квадрат»;квадрат»;

На диапазоне 160 метров:На диапазоне 160 метров:

• всегда лучше четвертьволнового вертикала (39 метров)всегда лучше четвертьволнового вертикала (39 метров)

Но захотелось ЕЩЁ ЛУЧШЕ! Что делать?Но захотелось ЕЩЁ ЛУЧШЕ! Что делать?

«Фазированные» антенны«Фазированные» антенны – – следующий этап!следующий этап!

«Фазирование» – сложение (суммирование) «Фазирование» – сложение (суммирование) сигналов 2х или более антенн, разнесённых в сигналов 2х или более антенн, разнесённых в пространстве;пространстве;

Плюсы:Плюсы:• большее усиление по сравнению с большее усиление по сравнению с

одиночным элементом;одиночным элементом;• изменение диаграммы во ВСЕХ плоскостях;изменение диаграммы во ВСЕХ плоскостях;

Минус:Минус:• Большая требуемая площадь; Большая требуемая площадь;

«Базовый элемент«Базовый элемент – – антенна бегущей волны, антенна бегущей волны, BeverageBeverage»»

Схема «Схема «BroadsideBroadside»», 2 , 2 х х RBRB- - суммирование без фазового сдвигасуммирование без фазового сдвига

Схема «Схема «BroadsideBroadside»», 2 , 2 х х RBRB- - суммирование без фазового сдвигасуммирование без фазового сдвига


сужение диаграммы направленности;сужение диаграммы направленности; усиление + 3усиление + 3dbdb по сравнению с одиночным элементом; по сравнению с одиночным элементом; возможно применения фазового сдвига при суммировании для возможно применения фазового сдвига при суммировании для

«поворота» переднего лепестка; «поворота» переднего лепестка;


требуется разнос элементов до 0,625требуется разнос элементов до 0,625 ;; оптимальная по усилению двухэлементная антенна НЕ может быть оптимальная по усилению двухэлементная антенна НЕ может быть

двух диапазонной; двух диапазонной;

Важно:Важно:идентичность и хорошее согласование входных идентичность и хорошее согласование входных

импедансов антенн;импедансов антенн;

Схема «Схема «StaggerStagger»» 2 x RB 2 x RB -- суммирование с фазовым сдвигом суммирование с фазовым сдвигом


небольшое увеличение занимаемой площади по сравнению с небольшое увеличение занимаемой площади по сравнению с одиночным одиночным BvBv;;

значительно лучшее подавление «заднего» лепестка;значительно лучшее подавление «заднего» лепестка; возможность реализации простого, широкополосного (октава!) возможность реализации простого, широкополосного (октава!)

«суммирования»;«суммирования»; возможность применения «дополнительного» фазового сдвига для возможность применения «дополнительного» фазового сдвига для

«поворота» максимума затухания в заднем лепестке;«поворота» максимума затухания в заднем лепестке;


меньшее «реальное» усиление, чем в случае «меньшее «реальное» усиление, чем в случае «BroadsideBroadside»;»;

Схема «Схема «StaggerStagger»» 2 x RB 2 x RB -- суммирование с фазовым сдвигом суммирование с фазовым сдвигом

««Stagger IStagger I» » - Cross Fire Phasing.- Cross Fire Phasing.tnx W8JI tnx W8JI

Блок Блок “Stagger I”“Stagger I”

Что можем сделать ? Что можем сделать ?

Условия:Условия:• 100 метров в «ширину» и 400 в «длинну» - 100 метров в «ширину» и 400 в «длинну» -

соседний лес;соседний лес;• хочется максимумхочется максимум и на 80 и на 160;и на 80 и на 160;

Выбираем:Выбираем:

3 пары антенн «3 пары антенн «StaggerStagger» со сдвигом » со сдвигом 30/3 метров между элементами пары и 30/3 метров между элементами пары и расстоянием 45 метров между парамирасстоянием 45 метров между парами;;

Решётка 3 х «Решётка 3 х «StaggerStagger»»

Решётка 3 х «Решётка 3 х «StaggerStagger»»Плюсы:Плюсы:

оптимальное решение с точки зрения разносов 6 антенн для работы на двух диапазонах при оптимальное решение с точки зрения разносов 6 антенн для работы на двух диапазонах при имеющемся месте;имеющемся месте;

• Хороший компромис расстояний в блоке антенн «Хороший компромис расстояний в блоке антенн «StaggerStagger», », S=30 S=30 м.;м.;

• Почти максимум характеристик при суммировании «Почти максимум характеристик при суммировании «BroadsideBroadside» - 2 пары » - 2 пары StaggerStagger на диапазоне 160 метров с на диапазоне 160 метров с разносом разносом и три пары на диапазоне 80 метров; и три пары на диапазоне 80 метров;


без теодолита, 6 антенн без теодолита, 6 антенн BeverageBeverage длинной 330 метров, в лесу, на столбиках, симметрично и длинной 330 метров, в лесу, на столбиках, симметрично и правильно не поставить!правильно не поставить!

330 метров слишком длинная на 80;330 метров слишком длинная на 80; потребуется полкилометра кабеля и 2 километра провода;потребуется полкилометра кабеля и 2 километра провода;

Требования:Требования:

возможность использования каждого «элемента» отдельно:возможность использования каждого «элемента» отдельно:• Одиночный Одиночный BvBv, , L= 330 L= 330 м.;м.;• StagerStager 2х 2хBvBv;;• 2 х 2 х Stager BvStager Bv;;• 3 х 3 х Stager BvStager Bv;;

подключение планируемых антенн:подключение планируемых антенн:длинный, (800 м.), лежащий на снегу длинный, (800 м.), лежащий на снегу BvBv, в направлении , в направлении JAJA и предусилители антенн 14-28; и предусилители антенн 14-28;

Сумматор 3 х «Сумматор 3 х «StaggerStagger»»

««Stagger IIStagger II»»

итоговая структурная схемаитоговая структурная схема

Коммутатор АК 4Коммутатор АК 4//88

ПредусилительПредусилитель

ПультПульт

Сколько разъемов?Сколько разъемов?

Как «решётка 3х2» работает в Как «решётка 3х2» работает в направлении 300 градусов?направлении 300 градусов?

На диапазоне 160 метров любая «комбинация» всегда и На диапазоне 160 метров любая «комбинация» всегда и безусловно превосходит двунаправленный безусловно превосходит двунаправленный BeverageBeverage, , L=L=174 м.;174 м.;

На диапазоне 80 метров очень часто выигрывает На диапазоне 80 метров очень часто выигрывает ОДИНОЧНЫЙ, более КОРОТКИЙ, двунаправленный ОДИНОЧНЫЙ, более КОРОТКИЙ, двунаправленный BeverageBeverage, , L=L=174 м.!174 м.!

• Решётка проигрывает потому, что у неё лепесток в Решётка проигрывает потому, что у неё лепесток в вертикальной плоскости НИЖЕ, чем нужно для 80 вертикальной плоскости НИЖЕ, чем нужно для 80 метрового диапазона и кроме того очень уж диаграмма метрового диапазона и кроме того очень уж диаграмма УЗКАЯ …УЗКАЯ …

Хочется и эту систему сделать ЕЩЁ ЛУЧШЕ!Хочется и эту систему сделать ЕЩЁ ЛУЧШЕ!

Изменение диаграмм одиночного Изменение диаграмм одиночного BvBv, с изменением его длинны:, с изменением его длинны:

В вертикальнойВ вертикальной

плоскостиплоскости

В горизонтальнойВ горизонтальной

плоскостиплоскости

Plot animation courtesy of Greg Ordy, W8WWV

от 75 до 400 через 15м

О «моделировании» антенн О «моделировании» антенн приближенных к землеприближенных к земле

Моделирование антенн расположенных около «земли» расчётными Моделирование антенн расположенных около «земли» расчётными «движками» «движками» NEC-2 (MMANA), NEC-3, NEC-2 (MMANA), NEC-3, имеет массу СУЩЕСТВЕННЫХ имеет массу СУЩЕСТВЕННЫХ ограничений и упрощений:ограничений и упрощений:

• свойства земли (проводимость и т.п.) – а КТО ЭТИ СВОЙСТВА свойства земли (проводимость и т.п.) – а КТО ЭТИ СВОЙСТВА МЕРЯЛ И ЗНАЕТ ?МЕРЯЛ И ЗНАЕТ ?

• гомогенность свойств земли под длинными, приемными гомогенность свойств земли под длинными, приемными антеннами типа антеннами типа Beverage,Beverage, никто не может обеспечить; никто не может обеспечить;

• возможность корректного «учёта» влияния земли расчётным возможность корректного «учёта» влияния земли расчётным модулем моделировщиков модулем моделировщиков NEC-2 (MMANA), NEC-3NEC-2 (MMANA), NEC-3 не не предусмотрена;предусмотрена;

• влияние расположенных рядом строений, деревьев, мачт, влияние расположенных рядом строений, деревьев, мачт, проводов нельзя учесть корректно, поскольку даже описать эти проводов нельзя учесть корректно, поскольку даже описать эти предметы неполучится;предметы неполучится;

• корректность применения метода источников тока и корректность применения метода источников тока и наведённой ЭДС при моделировании наведённой ЭДС при моделировании ПРОСТРАНСТВЕННО ПРОСТРАНСТВЕННО РАЗНЕСЁННЫХ ПРИЕМНЫХ АНТЕННРАЗНЕСЁННЫХ ПРИЕМНЫХ АНТЕНН спорна … спорна …

Моделирование таких антенн, правомерно только для Моделирование таких антенн, правомерно только для приблизительной оценки диаграмм …приблизительной оценки диаграмм …

Следующие возможные шаги Следующие возможные шаги развития системы :развития системы :

применение антенн применение антенн RB,RB, L=L=330 м., с 330 м., с ПЕРЕКЛЮЧАЕМОЙ длиннойПЕРЕКЛЮЧАЕМОЙ длинной 165 или 330 м.; 165 или 330 м.;

применение небольшого фазового сдвига в применение небольшого фазового сдвига в сумматоре «сумматоре «BroadsideBroadside» для электрического » для электрического «поворота» переднего лепестка диаграммы «поворота» переднего лепестка диаграммы антенн;антенн;

применение ДВУНАПРАВЛЕННЫХ антенн применение ДВУНАПРАВЛЕННЫХ антенн RBRB22, , L=L=330 м., с ПЕРЕКЛЮЧАЕМОЙ длинной 165 или 330 м., с ПЕРЕКЛЮЧАЕМОЙ длинной 165 или 330 м.;330 м.;

Полезные источникиПолезные источники информации:информации:

““A waA waveve Antenna for 200-meter reception,” Antenna for 200-meter reception,” H.H. Beverage, QST, November 1922, pp.7-15H.H. Beverage, QST, November 1922, pp.7-15

httphttp://://www.w8ji.comwww.w8ji.com

httphttp://://www.seedwww.seed--ssolutions.comolutions.com//gregordygregordy//index.htmindex.htm

““Beverage Beverage AAntennntennas for Amateur Communicationas for Amateur Communication”,”,John S. Belrose, VE2CV, QST, FebJohn S. Belrose, VE2CV, QST, Feb, 19, 198383

E.Laport, Radio Antenna EngineeringE.Laport, Radio Antenna Engineering(New York; McGraw Hill Book Co., 1952)(New York; McGraw Hill Book Co., 1952)

““The Beverage antenna handbook”,The Beverage antenna handbook”,Victor A. Misek, Third edition, 1997Victor A. Misek, Third edition, 1997

«Коротковолновые антенны»,«Коротковолновые антенны»,под редакцией Г.З. Айзенберга, Москва, Радио и связь, 1985под редакцией Г.З. Айзенберга, Москва, Радио и связь, 1985

«КВ антенны–рупоры без видимых стенок»,«КВ антенны–рупоры без видимых стенок»,К.П.Харченко, Москва, Радиософт, 2003К.П.Харченко, Москва, Радиософт, 2003

ON4UN`s “Low Band DXing”,ON4UN`s “Low Band DXing”,John Devoldere, ARRL, 4John Devoldere, ARRL, 4thth edition, 2005 edition, 2005

Благодарности:Благодарности:

Андрею Кремнёву –Андрею Кремнёву –

UA3TCJUA3TCJ,,

за предоставленную за предоставленную возможность возможность поэкспериментироватьпоэкспериментировать и терпение …и терпение …


Нашим жёнам Нашим жёнам - - Ольге и Ирине, за Ольге и Ирине, за терпение и понимание …терпение и понимание …


Бою и Алисе за Бою и Алисе за

многолетнюю и многолетнюю и добросовестнуюдобросовестную

охрану наших охрану наших антенных полей антенных полей ……

Documents

Технический КВ форум