Наземная приёмная КВ антенна «Петля на земле»
«Loop on Ground» – широкополосная проволочная рамочная антенна, размещаемая непосредственно на земле
Антенны, изготовленные из проводников, растянутых по земле, не являются чем-то новым и малоизученным. Мало того, для военной связи применялись не только
подобные наземные конструкции, но и антенны, полностью углублённые в землю, главным преимуществом которых являлась практически полная незаметность.
Само собой разумеется, что приземная (а тем более подземная) антенна из-за различных потерь в почве имеет на порядок меньший КПД, чем полноразмерная наружная
мачтовая конструкция. Однако в качестве приёмной такая антенна может быть достойной альтернативой громоздким и сложным в установке классическим образцам.
В связи с этим, обратимся к статье Мэтта Робертса – разработчика широкополосной антенны LoG (Loop on Ground), предназначенной для приёма сигналов на нижних
КВ диапазонах.
The Loop on Ground Antenna
Matt Roberts - kk5jy.net
Когда горизонтальная антенна расположена на поверхности земли, то её основной отклик имеет вертикальную, а не горизонтальную поляризацию,
поскольку отражение от земли практически полностью подавляет отклик горизонтально поляризованных волн.
Хотя дипольная антенна, установленная на земле, является, пожалуй, простейшей конструкцией такого типа, для приёма могут эффективно использоваться
и другие формы антенн. В частности, рамочная антенна может быть очень компактной наземной антенной для приема на нижних диапазонах.
Близость провода к земле приводит к высоким потерям данной рамочной антенны, делая ее малоэффективной для передачи. Однако для приема такая антенна
ввиду своих шумовых характеристик и диаграммы направленности может быть очень полезна.
Антенна представляет собой квадратную рамку 4.6×4.6 м с угловым питанием. Модель EZNEC для этой антенны показана на Рис.1, а вид сверху – на Рис.2.
Рис.1 Модель антенны EZNEC Рис.2 Схема антенны (вид сверху)
Эта антенна продемонстрировала очень эффективный прием как под большими, так и под малыми углами. Это делает ее особенно полезной на более длинных
волнах, где одновременно могут приниматься как местные (большие углы), так и удалённые DX (малые углы) радиосигналы.
Шумовые характеристики превосходны, даже при неблагоприятной погоде DX и местные станции принимаются с близким отношением сигнал/шум.
Уровень сигнала рамки более чем достаточен, чтобы позволить антенне вести приём на средний приемник без использования внешнего предусилителя.
Это важно, поскольку каждый дополнительный усилитель в цепочке приемника, включая каждый внешний предусилитель, немного повышает уровень шума.
Длина 75-омного коаксиального кабеля от антенны до моего рабочего места составляет чуть меньше 60 метров. Поскольку эта антенна нерезонансная, то выбор кабеля
не имеет решающего значения. Качественного 75-омного кабеля CATV с низкими потерями должно быть более чем достаточно для большинства случаев.
Сама антенна не заземлена, а в точке питания используется изолирующий трансформатор. Это обеспечивает близкое к короткому замыканию постоянное
напряжение с обеих сторон трансформатора, одновременно изолируя антенну от кабеля по постоянному току. Эта изоляция также значительно помогает
сохранить диаграмму направленности антенны. Экран коаксиального кабеля заземлен в точке входа в здание, обеспечивая защиту от ударов молнии
и статического электричества.
Изолирующий трансформатор, используемый в точке питания, представляет собой самодельное устройство, смонтированное в компактном корпусе,
который можно установить заподлицо с землей. Трансформатор намотан на бинокулярном сердечнике из феррита #73, площадью около 1,5 кв.см.
Техническое описание материала #73 показывает, что он оптимизирован для работы в диапазоне от 160 м до 30 м.
Трансформатор содержит 2 витка, подключенных к коаксиальному кабелю, и 5...6 витков, подключенных к антенне (Рис.3).
Сердечник довольно маленький, поэтому необходимо использовать тонкий провод, например, эмалированный обмоточный провод.
Если требуется провод большего сечения, то следует выбрать и больший сердечник.
Рис.3 Конструкция трансформатора для антенны "Loop on Ground"
Моделирование антенны на диапазонах 40, 80 и 160 м. показало, что диаграммы направленности "Loop on Ground" в вертикальной и горизонтальной плоскостях
слабо зависят от частоты.
Рис.4 Диаграммы направленности антенны "LoG" в вертикальной (слева) и горизонтальной (справа) плоскости
Обратите внимание, что точка -3 дБ на диаграмме направленности в вертикальной плоскости расположена под очень малым углом, даже ниже, чем у многих
полноразмерных вертикальных антенн на аналогичной местности. Эксперименты с моделью показали, что наилучшая диаграмма направленности DX с минимальным углом
точки -3 дБ достигается с рамкой, общая длина сторон которой составляет приблизительно 15% от длины принимаемой волны. Приведённая рамка
общей длиной в 60 футов (18.3 метра) является хорошим компромиссом для диапазонов 1,8...7,1 МГц.
Направление максимального азимутального отклика в горизонтальной плоскости перпендикулярно точке питания. Например, если квадратная рамка расположена
так, что ее стороны обращены к сторонам света и запитана с северо-западного угла, то самый сильный азимутальный отклик будет на СВ и ЮЗ.
Экспериментальные результаты подтверждают это поведение.
Рамка может быть запитана с угла или с боковой стороны, в зависимости от того, какой из вариантов дает желаемый отклик.
Рамка даже не обязательно должна быть квадратной. Квадратную, как правило, проще всего настроить, но восьмиугольная или круглая конструкция
также должна работать хорошо.
Я регулярно использую свою антенну LoG на диапазонах от 160 до 20 метров. По мере того, как длина антенны приближается к 1λ, её диаграмма направленности
начинает терять симметрию, главные лепестки начинают смещаться от чистой поперечной формы и распадаются в других направлениях.
В результате я рекомендую вам использовать рамку, периметр которой составляет от 90% до 95% от 1λ самой высокой частоты, на которой вы собираетесь работать.
Исходя из этого, рамка со стороной 15 футов (4.6 метра) подходит для длин волн 20 м и более, что соответствует моему опыту работы в эфире.
Мой дом находится в не очень дружелюбной радиочастотной среде, тем не менее я очень доволен результатами работы с 15-футовой квадратной петлей.
Она стала моей основной приёмной антенной и оказалась одной из лучших из тех, что я когда-либо использовал на КВ, а также одной
из самых недорогих. Это просто бомба!
Matt Roberts
Published: 2016-04-10, Updated: 2025-03-09
Как и полагается, любой уважающий себя радиолюбитель вправе усомниться в правдивости полученной информации, особенно в тех в случаях, когда она никак не
соотносится с совокупностью его знаний и личного опыта. Именно поэтому, наверное, имеет смысл привести вдогонку выдержки из ветки форума
radioscanner, касающейся практики применения приёмной антенны Loop On Ground:
Приемная антенна Loop On Ground
radioscanner.ru
momotych:
Заинтересовался магнитными петлями в качестве приемной антенны. На RR наткнулся на тему об этой "петле на земле" Loop On Ground...
Сегодня экспериментировал: положил в саду на даче прямо на траву провод МГТФ в виде квадрата 4.5х4.5м.
Трансформатор выполнил на ферритовом колечке Н2000, 12:4 вит. Метров 7 кабеля RG58 протянул в окно дома.
Что могу сказать.... я в лёгком шоке :) Эта петля на прием почти всех дальних станций работает ЛУЧШЕ моих двух LongWire (28м и 18м, две отдельных антенны
под 90 град), запитанных с концов через Un-Un 9:1 кабелем RG58, с хорошей ВЧ землёй.
"Почти", т. к. всё же были станции на 80 и 20м, которые лучше принимались на LW. Но их было, наверное, 5...10% от общего количества,
возможно, из-за ДН этой "земляной петли".
В сравнении участвовали приемники Tecsun pl-660, бескосячный)) и Р-250 с хранения с новыми лампами, настроен в РЦ в Поповке.
В результате работа на прием этой петли LoG, в сущности, куска провода, валяющегося на земле ))), ну ладно, свернутого в квадрат и запитанного через транс,
мне понравилась больше всего. Причем на всех диапазонах от 2 до 16 МГц.
Уровень шумов и помех у LoG, я бы сказал, НА ДВА ПОРЯДКА ниже, чем у LW! При этом отличный прием. Магнитная петля всё-таки имеет много плюсов.
Есть ещё мыслишка попробовать УВЧ (LNA) между ней и приемником.
Антенна реально работает очень даже хорошо. Второй вечер экспериментирую на разных диапазонах. Некоторые станции принимаются одинаково на неё
и на Windom (35+25м на высоте 9м, балун 6:1). Некоторые принимаются хуже на 3...6 дБ, похоже, что из-за разных диаграмм направленности.
Промышленных и бытовых помех и шумов эта петля LoG принимает на порядок меньше. И шумовая дорожка её на панораме на 22...24 дБ(!) ниже, чем у Windom.
В итоге в 80...90% приём на большую Windom всё же лучше (аттенюатор обязателен конечно). Но, учитывая размеры обеих антенн.... Я, откровенно, поражён
возможностями этой "петли на земле" :)
Для сравнения двух антенн – картинки (Loop On Ground 5x5m – слева vs Windom 35+25m – справа). Пытался поймать на скрин-шотах максимальный уровень
сигнала с обеими антеннами. Фединги, конечно, мешали.
Разумеется, хорошая полноразмерная диапазонная дельта, инв.V или диполь будут работать лучше. Я же сначала сравнивал с LW. В этом случае петля работала,
как минимум, не хуже.
НО(!) в сравнении с диполем 25+35м она проигрывает в 80...90% случаях. И ещё: выше 12 МГц она работает ЗНАЧИТЕЛЬНО хуже этого диполя. На слух при приеме
слабых сигналов это очень заметно.
Мой вывод прост. Петля LoG не претендует на роль универсальной чудо-антенны, но в том случае, когда нужно быстро и просто соорудить антенну для
приёмника на диапазон 3....10 МГц, её вполне можно рекомендовать вместо всяких проводов случайной длины.
p.s. Условия приема – поселок в пригороде, помех конечно меньше чем в городе, но хватает. Вокруг жилые коттеджи с полным набором импульсных источников ))
В продолжение экспериментов (на даче) прямо по траве проложил квадратом со стороной 10...12м тонкий провод типа ПЭТВ-2 (0,25...0,3мм).
Транс 1:9 на бинокле из двух трубок от VGA кабелей (4:12 витков). Фидер – метров 20 недорогого кабеля RG6. Приёмник – AirSpy HF+...
Результаты по ночной 80-ке:
– По сравнению даже с "малошумной" EWE(31м, высота 5м) петля дает в 90% случаев выигрыш по С/Ш в 3...9 дБ.
Очень заметно на слух. По водопаду тоже. АРУ отключена.
Получается, что на 80-ке шумы уменьшаются грубо на 15 дБ, а сигналы на 9..12 дБ, что и приводит к улучшению общего С/Ш.
На MW и на верхних КВ 80-90% выигрывает EWE.
Иногда соседние сигналы на участке 4....8 МГц ведут себя диаметрально противоположно при переключении антенн. Очевидно влияют их диаграммы направленности.
Эксперименты продолжаются..))
Пользуясь хорошей погодой, потратил пару дней для оптимизации LoG. Тестировал несколько вариантов петли с разными периметрами, конфигурациями и согласующими
трансформаторами, начиная с периметра 16м и заканчивая 80м ... Окружности, эллипсы, ромбы... )) Балуны различного конструктива и коэффициента трансформации...
и т.д. и т.п...
В итоге на данный момент считаю оптимальной конструкцией КВАДРАТ 10х10м. Питание в угол в соответствии с желаемыми основными направлениями.
Трансформатор 1:9 на бинокле из двух ферритовых трубок.
Удивительно, но даже на 21 и 28 МГц петля работает не хуже Дельты на кратный резонанс(!).
Так что в преддверии лета могу рекомендовать такую антенну как широкополосную приёмную для зашумленных локаций.
К тому же простую и не особо требовательную к точности изготовления. Естественно для тех, у кого есть свободный участок земли 10х10 метров))
На досуге сравнил работу своих трёх антенн по вечернему эфиру. Антенны:
1) LoG 10x10m,
2) EWE 31m h= 5м,
3) Delta (наклонная, около 40м).
На НЧ выигрывает EWE. На ВЧ выигрывает Дельта. LoG в качестве универсальной обзорной – отличный вариант, простой и эффективный.
Steve_Biker:
Я тоже удлинил свою LoG до 10 метров по стороне и стало лучше с 14 МГц и выше, чем в исходном варианте по 6 метров сторона. Шум почти не изменился,
но сигналы выше. Про комфорт прослушивания, когда шума почти нет, говорить нет смысла, можно КВ слушать часами как FM радио.
Установил на кабель по паре дросселей на ферритовых кольцах с обоих концов. Теперь на фидер точно ничего не наводится.
IgorV6:
Попробовал на даче сделать такую антенну. Конечно с полноразмерным inv.V не сравнить, но результат приятный. Главный плюс применения её в моём случае:
можно слушать КВ с сетевым питанием ноутбука, ибо его блок гадит ужасно. На ДВ/СВ слабенько работает.
В принципе, вполне имеет место быть такой вариант. Результатом доволен.
|
