Антенна на лоджии. Вариант №2 - конструкция Ф. Доренберга

Балконный вариант магнитной приёмо-передающей антенны КВ диапазонов своими руками. Передаём и принимаем без выхода на крышу

Эх, редким, практически канувшим в небытие, стало гордое звание «радиолюбитель». Ушло из наших полуазиатских территорий непобедившего социализма в далёкие империалистические страны. Куда подевались энтузиасты с паяльниками в руках, разбирающие схемы, обменивающиеся идеями, новыми конструкциями? Да всё туда же, родные, всё туда же.
Так, ну а что там за бугром-то? Да нормально всё там... стабильно. Ковыряются ребята, труды какие-то пишут, искрят, в дыму сидят, червей скрещивают... Да, места там маловато и не всем хватает (чай не наши сибирские просторы), поэтому антенны свои они стараются сделать небольшими, а я бы добавил - электрически укороченными.
С одним из таких балконных вариантов приёмо-передающей магнитной антенны, подробно описанной голландским любителем Франком Доренбергом, я и хочу Вас познакомить.

Во время летнего отпуска 2016 года я решил провести несколько экспериментов с магнитной антенной с использованием металлической спирали от детской игрушки Slinky.
Стандартный Slinky® - это игрушка, изготовленная из гибкой металлической пружины, содержащей 90 витков диаметром около 7 см.

Сжатая Slinky имеет небольшую длину, но ее можно растянуть в спираль длиной до 4,5 м без деформации.

Общая длина стальной проволоки, из которой сделан Slinky - около 20 м. Естественно, что электрическая длина антенны будет ниже, указанных 20 м. В нашем случае антенна представляет собой «спиральную антенну нормального режима» и имеет максимальное излучение в направлениях, перпенди­ку­лярных оси катушки.

Обмотка провода обладает индуктивностью, которая распределена по всей антенне. Т.е. антенна имеет встроенную непрерывную индуктивную нагрузку. Поскольку нагрузка образуется за счет спиральной формы антенного провода, она также называется «спиральной нагрузкой».
Как и любая катушка индуктивности, Slinky также имеет и распределённую паразитную ёмкость. Частота собственного резонанса стандартной катушки Slinky находится в диапазоне между 7 и 8 МГц, при растягивании её от 1,5 до 4,5 метров.

Примечание: стандартные катушки Slinky изготовлены из очень недорогой низкокачественной стали и не защищены от коррозии. К тому же стальная проволока имеет более высокие потери, чем медная, чего мы определённо не хотим. В честь 40-летнего юбилея была выпущена партия Slinky из латуни. Стоили они достаточно дорого... Я купил свой экземпляр в 2008 году.

КОНСТРУКЦИЯ.



1. Как было указано выше, стандартная Slinky катушка имеет 90 витков. После проведения ряда экспериментов в моей медной катушке осталось 86 витков.

2. Кольцо, на котором держится спираль, изготовлено из ПВХ трубки с наружным диаметром 16 мм и общей длиной 5м. Диаметр поучившейся петли 1,6 м - просто идеально подходит для одной катушки Slinky без чрезмерного растяжения её витков или слишком маленького расстояния между витками (чтобы избежать риска касания друг друга смежных витков).

Обмотка Slinky нигде не прикрепляется к петле из ПВХ! После подключения её концов к настроечному конденсатору, катушка остаётся на месте сама по себе. Из-за упругости катушки витки катушки распределены равномерно. А из-за малого веса трубы из ПВХ и катушки, поддерживается довольно круглая форма петли, без провисания в овал.

3. Для настройки антенны я использовал старый двухсекционный воздушный конденсатор переменной ёмкости 2x(36-240) пФ. Я включил две секции конденсатора последовательно. Эта конфигурация удваивает номинальное напряжение и, в то же время, в 2 раза сокращает диапазон перестройки ёмкости. Измеренное значение получилось: 24-125 пФ.
Данный диапазон изменения ёмкости (1: 5) является относительно небольшим, но позволяет перестраивать резонансную частоту в 2,2 раза, что обеспечивает полное покрытие 40-80 метровых диапазонов.

4. Для мачты антенны я использовал своё стандартное решение - 2,5-метровую секцию из труб из ПВХ с внешним диаметром 63 мм, закреплённую на тяжёлой чугунной подставке.

5. Для экспериментов по связи петли с коаксиальным кабелем я использовал 2 варианта:
- Монтажный одножильный провод с жёсткой изоляцией и разъем BNC (гамма согласование).
- Ферритовое кольцо (типы FT140-43 и T240-31) для трансформаторного согласования.





ИСПЫТАНИЯ.

При настройке конденсатора на его максимальную ёмкость (125 пФ), резонансная частота находилась на уровне 3,47 МГц. Индуктивность катушки составила 30 мкГн, что гораздо больше, чем индуктивность у стандартной однооборотной петли (обычно несколько микрогенри).

При настройке конденсатора на минимальное значение ёмкости (24 пФ) резонансная частота повысилась до 8,88 МГц.

Частота собственного резонанса антенны (при отключении КПЕ) равнялась величине 12,5 МГц. Это максимальная резонансная частота, которая может быть достигнута с помощью этой антенны без уменьшения количества витков Slinky.

1. Гамма согласование петли с коаксиальным кабелем.
Чтобы получить приемлемый КСВ, равный 1,4 в районе 3585кГц и 1,8 на 7045кГц, я сделал ответвление от 3,5 витка катушки. Полоса пропускания с уровнем КСВ < 2, составила 18,5кГц (на 80м диапазоне) и 24,3кГц (на 40-метровом).
При выходной мощности передатчика 100 Вт не наблюдалось никаких признаков светящегося коронного разряда или искрения на конденсаторе.

2. Согласование при помощи трансформатора на ферритовом кольце.
С небольшим ферритовым тороидом FT140-43 (материал № 43) я получил наилучший КСВ с 3 витками вторичной обмотки.
Полоса пропускания с уровнем КСВ < 2, составила 32кГц (на 80м диапазоне) и 49кГц (на 40-метровом). Ферритовое кольцо оставалось холодным при 50 Вт, но очень сильно нагревалось при 100 Вт мощности передатчика.

Затем я попробовал большой тороид FT240-31 (материал № 31). Никакого нагрева кольца при 100 Вт мощности передатчика не наблюдалось.
Наилучший КСВ получился при 4 витках во вторичной обмотке трансформатора.
Полоса пропускания с уровнем КСВ < 2, составила 25кГц (на 80м диапазоне) и 24кГц (на 40-метровом).

Чтобы самостоятельно проверить передающие антенны, я обычно использую удалённые приёмники, расположенные на сайте: http://www.websdr.org.
Я провёл несколько быстрых тестов на 40 м во второй половине дня 1 января 2017 года.
На скриншотах, представленных ниже - изображения веб-SDR с водопадами, полученные из местностей неподалёку от Парижа, центральной Англии и юга Германии. Они находятся на расстоянии около 600 км, 1100 км и 800 км от моего QTH на юге Франции.
Поскольку время было до заката, то на 80 метрах свой сигнал несущей я увидеть не смог.



Источник: Frank Dörenberg site
Вольный перевод - vpayaem.ru

Примечание vpayaem.ru:

Подобные конструкции магнитной антенны, на мой взгляд, являются, хоть и распространёнными среди зарубежных радиолюбителей, но не совсем правильными.
Ведь хорошо известно, что придавая прямолинейной катушке тороидальную форму, мы тем самым замыкаем силовые линии магнитного поля внутри катушки и тем самым уменьшаем внешнее излучение.
Но не смотря на это, такие свёрнутые в кольцо спирали продолжают появляться в источниках, вполне заслуживающих доверия, с подробными описаниями, фотографиями и сравнительными испытаниями совместно с обычными рамками аналогичного диаметра. И что самое интересное - по эффективности работы на передачу (судя по этим источникам) они всегда выигрывают.
Ну что ж, вполне возможно, я чего-то и не понимаю в этой жизни. Азъ Есмь - не ВЕЧНЫЙ ВЫСШИЙ РАЗУМ!