Многие радиолюбители строят свои собственные вертикалы. Большинство из них, как правило, придерживаются вертикальных антенн с размером волны 1/4 или 1/2. Лишь немногие счастливчики строят вертикальную антенну на 5/8 волны. Это примечательно, поскольку 5/8 имеет самый низкий угол излучения и немного большее усиление (в зависимости от наземных условий).

Всякий раз, когда у вас есть открытое поле для размещения КВ-вертикала, вам следует рассмотреть вариант 5/8 для DX.

Чтобы проиллюстрировать различия в длине антенн, автор выполнил несколько симуляций с разной длиной антенн, в то время как всё остальное (материал, условия грунта и т.д.) осталось прежним:

Была приобретена связка стекловолоконных мачт длиной 12,5 метров, чтобы провести эксперименты с вертикальными антеннами. После успешного эксперимента с 1/4-волновой вертикальной антенной на 40 м захотелось построить вертикал и на 20 м. Оптоволоконные мачты достаточно высоки, чтобы удерживать вертикал 5/8 на 20 м. Родилась идея построить 5/8. После изучения различных типов вертикалов пришли к выводу, что вертикал 5/8 будет лучшей для нашей цели (международные соревнования и DX-ing).

После построения 5/8 для 20 м сравнили принимаемые сигналы с Hy-Gain AV-12AVQ (вертикальные для 10/15/20 м, действуют как 1/4 волны для 20 м). Сигналы DX в большинстве случаев были лишь немного сильнее на 5/8.

Более примечательно и не менее важно: уровень шума был заметно ниже, вероятно, из-за того, что антенна 5/8 является монодиапазонной и отфильтровывает большую часть радиочастотного спектра. Помните, что антенна также является вашим первым фильтром / преселектором!

После нескольких лет борьбы 20-метровый диапазон кажется одним из самых успешных диапазонов, и 5/8-волновая вертикальная антенна является решающей частью этого успеха.

Для 15 м перепробовали несколько типов вертикальных антенн, последние 2 года использовалась J-полюсная антенна.

Но всё ещё были недовольны этой антенной и результатами конкурса на этом диапазоне, поэтому потребовалось доработать её с помощью ещё одной антенны. Из-за положительных результатов с 5/8 на 20 м решили построить 5/8 на 15 м.

Размеры

Сам вертикал представляет собой простой кусок провода, проложенный вверх вдоль оптоволоконной мачты.

Векторная диаграмма, показывающая, как индуктор соответствует
импедансу нашей 15-метровой антенны. Красный вектор представляет
собой импеданс антенны, зеленый — импеданс индуктора, а синий — сумму
обоих значений

Длина провода зависит от частоты:

длина провода = 5/8 * v * c / f

Где v — коэффициент скорости провода, c — скорость света в вакууме (300.000 км/с), а f — частота. Мы можем упростить это до:

длина провода = 187500000 * в / ф

Импеданс антенны (R + jX) зависит только от плоскости заземления, но будет скорее емкостным (отрицательный X). Для подключения антенны с помощью 50-омного коаксиального кабеля требуется совпадение для преобразования импеданса антенны в 50 Ом (50+ j0).

Измерили полное сопротивление нашей 15-метровой антенны: 53-j328 Ом. Итак, R = 53, а X =-328. При добавлении катушки индуктивности со значением +j328 общее значение X становится равным 0, а полное сопротивление составит 53 (+j0) Ом. Это значение достаточно близко к 50 Ом, поэтому для достижения правильного соответствия достаточно просто добавить катушку индуктивности.

Для расчёта последовательного индуктора используем эту известную формулу:

X = j * 2 * pi * f * L

Нам нужно L, поэтому преобразуем эту формулу в:

L = X / (j * 2 * pi * f)

Теперь вводим значения, в нашем случае X (L) = 328 и f = 21,2 МГц:

L = j * 328 / ( j * 2 * 3.1416 * 21.2E +6)
L = 2,46 мкгч

Если ваше значение R заметно превышает 50 Ом, можете рассмотреть возможность добавления L-соответствия, чтобы преобразовать значение R примерно до 50 Ом. Для определения требуемых значений доступно множество калькуляторов (онлайн и программных), например, здесь или здесь.

Настройка антенны: слева только с индуктором, справа с дополнительным L-образным соединением для преобразования реального импеданса

Конструкция

Сам вертикал может быть изготовлен из куска проволоки вдоль волоконной мачты. Если вам нужно более прочное решение, которое прослужит много лет, вам лучше приобрести алюминиевые трубы и хомуты для шлангов. В любом случае, мы используем провод вдоль мачты. При обрезке провода обязательно увеличьте его длину.

Плоскость заземления зависит от вашей почвы, во влажной грязи, вероятно, подойдет простой штырь заземления. Но в большинстве случаев требуется несколько радиусов для создания искусственного заземления, независимо от погоды и условий грунта. Длина радиалов не имеет решающего значения, различные источники рекомендуют минимальную длину волны 0,3. Для наших вертикалей 15 и 20 м мы применили 16 радиалов для каждой антенны, длина каждого радиуса около 6 метров.

Когда антенна установлена и плоскость заземления установлена, возьмите свой антенный анализатор или VNA. Найдите (самую низкую) частоту, для которой у вас минимальные обратные потери. Для этой частоты вертикаль равна 1/4 длины волны. Чтобы определить частоту, для которой эта длина равна 5/8 длины волны, умножьте частоту на 2,5. Это рабочая частота. Поскольку ваш провод должен быть немного длинноват, отрежьте несколько сантиметров и измерьте снова. Повторяйте это до тех пор, пока система не приобретет нужный размер.

Опять же, возьмите свой антенный анализатор VNA и измерьте комплексное сопротивление антенны (R + jX). Определите значение последовательного индуктора (и, необязательно, L и C L-спички), как описано выше. Спичка встроена в небольшую водонепроницаемую коробку, мы использовали коробку, которая изначально предназначалась для хранения продуктов в морозильной камере. Разъем SO239 и 2 гнездовых разъема 4 мм размещены в крышке, компоненты закреплены на этих разъемах. Катушка изготовлена из куска трубы ПВХ с отверстиями, просверленными на каждом конце для удержания провода на месте. Используйте ЖК-измеритель, чтобы убедиться, что у вас правильная индуктивность. При включении L-match используйте керамический конденсатор высоковольтного типа, способный выдерживать радиочастотную мощность.

Что касается авторской 15-метровой антенны, то для получения нужного импеданса ей просто не хватало катушки индуктивности

Эти материалы используем для наших 5/8-волновых вертикальных антенн:

• 12,5-метровая оптоволоконная мачта на DX-проводе, закреплена лентой ПВХ.
• Медный провод с экраном из ПВХ, обычно используемый для электропроводки, 1,5 мм2 (AWG # 15).
• Стяжки для крепления провода к мачте.
• 15-миллиметровая медная труба с присоединенным 30-сантиметровым проводом, на свободном конце провода припаян гнездовой разъем spade.
• 16 радиалов, каждый из которых изготовлен из 6-метрового провода WD-1 / TT (первоначально использовался для полевой телефонии), снабженных гнездовыми разъёмами spade.
• Медная труба, изогнутая по кругу, используется для объединения всех радиалов. К этому кругу прикреплены медные провода с распаянными на конце разъемами spade.
• Верёвки и колья (ванты).
• Пластиковая коробка, обычно используемая для хранения продуктов в морозильной камере.
• Небольшой кусок трубы из ПВХ для крепления индуктора.
• Ещё немного медного провода для намотки катушки индуктивности.
• Дополнительно: высоковольтный конденсатор, достаточно большой, чтобы выдерживать подачу питания.

На фото вертикальная антенна на 5/8 волны для диапазона 15 м. Высота мачты составляет 12,5 метров, однако для этой вертикали используются только первые 8 метров от земли.

PA3HCM