Антенна Open Sleeve

Антенна Open Sleeve
Многодиапазонная проволочная антенна

 

Мечта многих радиолюбителей — построить простую антенну, работающую на всех любительских КВ диапазонах. Однако это непростая задача. Сложные высоконаправленные КВ антенны весьма дороги и в лучшем случае выполнимы не ниже диапазона 40 метров. Наиболее доступное решение — это проволочные диполи. А как сделать дипольную антенну на все или хотя бы на большую часть любительских КВ диапазонов? Оказывается, такие решения есть.

Самый известный и популярный вариант — многодиапазонная антенна «Inverted V», которую российские радиолюбители по-деревенски окрестили «инвертером», хотя никакого инвертера в ней нет, просто своё английское название «перевёрнутое V» она получила за сходство с перевёрнутой буквой V. Такую антенну, состоящую из нескольких проволочных диполей на разные диапазоны, можно подключить через симметрирующий дроссель к общему кабелю питания 50 Ом и хорошо согласовать.

Для установки антенны нужна всего одна точка подвеса (мачта) в её средней части. Антенна лучше настраивается, если диполи разных диапазонов разнесены по кругу, а не висят в одной плоскости. При расположении проводников в одной плоскости их необходимо разносить веером по вертикали, что требует много точек крепления оттяжек.

Как и все горизонтальные диполи, антенна «Inverted V» при низком подвесе имеет большой угол максимального излучения в зенит и малопригодна для дальних связей. Но на трассах от 100 до 3000 км работает хорошо и имеет практически круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости.

При размещении такой антенны на крыше многоэтажного дома у неё, кроме зенитных лепестков, появляются лепестки и под малыми углами излучения, что позволяет работать с DX станциями.

Другой, но менее известный вариант — антенна «Open Sleeve».

Теория этой антенны описана у DL2KQ (Гончаренко И. В. «Антенны КВ и УКВ», ч. 3. — М.: «Радиософт», 2006, гл. 5.2.2 «Open Sleeve», с. 217).

Это проволочный диполь на нижний из рабочих диапазонов, так называемый «мастер-диполь», запитанный коаксиальным кабелем 50 Ом через симметрирующий трансформатор.

Вокруг «мастер-диполя» на расстоянии нескольких сантиметров располагаются проволочные излучатели полуволновой длины, возбуждаемые на частотах их резонанса за счёт ёмкостной связи с «мастер-диполем» (рис. 1).

Таких излучателей, растянутых параллельно «мастер-диполю», может быть 4, 5 или 6.

 

 Рис. 1. «Мастер-диполь»

 

Необходимое расстояние (зазор) между «мастер-диполем» и дополнительными излучателями обеспечивают диэлектрические распорки — крестовые или дисковые (подходят болванки CD-дисков).

Чтобы распорки не перемещались вдоль проводников и элементов растяжек, по обеим сторонам распорок стоят фиксаторы, например, обжимы из отрезков тонкостенной алюминиевой трубы (рис. 2).

Короткие излучатели растягиваются между распорками посредством лески или кевларового шнура.

Автор смоделировал и затем изготовил эту антенну на диапазоны 80, 40, 20, 17, 15 и 10 метров из расплетённого телефонного полевого кабеля П-274.

 Рис. 2. Диэлектрические распорки

Для «полёвки» расстояние излучателей до осевого «мастер-диполя» равно примерно 4 см.

На диапазоне 12 метров антенна не настраивалась из-за взаимодействия излучателя диапазона с кратными резонансами излучателей нижних диапазонов. На диапазоне 15 метров также немного мешает третий резонанс 40-метрового излучателя, давая лишний резонанс несколько выше по частоте, но с этой проблемой справиться удаётся. Настройка антенны производится отдельно на каждом диапазоне (зависимость между настройкой отдельных излучателей незначительная, а вот от высоты подвеса над землёй настройка зависит сильно).

Сначала настраиваем «мастер-диполь» на диапазон 80 метров, подбирая его длину. Затем по очереди настраиваем в резонанс излучатели на 40, 20, 17, 15 и 10 метров, также подбором их длины. Минимального КСВ на резонансных частотах добиваемся, регулируя расстояние от «мастер-диполя» до настраиваемого излучателя (приближая — уменьшаем R антенны на частоте резонанса, где реактивная часть сопротивления X=0, удаляя — увеличиваем R). Таким образом, можно нащупать минимум КСВ, соответствующий 50 Ом. Желательно придумать такую конструкцию диэлектрических распорок, которая позволяла бы оперативно регулировать расстояния и затем их фиксировать. Например, что-нибудь из двух дисков, поворачивающихся для зажима проводников в нужной канавке и скрепляемых двумя винтами (рис. 3).

 

 Рис. 3. Конструкция диэлектрических распорок

 

Автор применял крестовые распорки, сверлил в них отверстия диаметром 3 мм, и процедура продевания в них проводников занимала много времени. Все излучатели натягивались капроновыми лесками или кевларовыми (арамидными) шнурами диаметром 2 мм параллельно «мастер-диполю». Для ускорения процедуры настройки нужно оставлять небольшие (100…200 мм) свисающие хвостики проводников излучателей, которые откусываются при настройке. Концы лески завязываются надёжным «рыбацким» узлом. Однако замечено, что даже леска диаметром 2 мм постепенно удлиняется, в отличие от «полёвки», и стройная конструкция антенны со временем перекашивается. В этом отношении очень хорошо ведут себя кевларовые шнуры.

Число распорок выбирается из практических соображений, у меня их было девять. Опыт эксплуатации показал, что в центре антенны лучше ставить две распорки и подключать кабель питания между ними. Кроме того, при сильных порывах ветра концы антенны могут закручиваться вокруг оси, полностью нарушив настройку антенны. Этого не произойдёт, если к нижним концам крайних распорок подвесить небольшие стабилизирующие грузики. У меня это были свободно свисающие полоски оргстекла сечением 5×10 мм и длиной 10 см.

На фотографии рис. 4 видно, как выглядит антенна на пять диапазонов. Крестовины изготовлены из капролона. Излучатель на диапазон 10 метров в первой конструкции не использовался, грузиков тоже ещё не было. Антенна установлена на двух мачтах высотой по 6 м на крыше 17-этажного дома. Симметрирующий дроссель — это шесть витков кабеля питания, намотанных на кольцевом магнитопроводе из феррита марки 600НН.

 

 Рис. 4. Антенна на пять диапазонов

Расстояние между мачтами должно быть не менее длины «мастер-диполя», т. е. около 40 м. Диаграмма направленности антенны — как у обычного горизонтального полуволнового диполя.

На изготовление антенны потребовалось 50 м двойного телефонного кабеля П-274, 80 м кевларового шнура или капроновой лески диаметром 2 мм, десять распорок, три изолятора и одно большое ферритовое кольцо.

Моделирование показало, что эту антенну можно выполнить подобно антенне «Inverted V», направив её концы к земле. Этот вариант требует для подвеса всего одну мачту и две точки крепления оттяжек плеч. При моделировании удалось настроить её на диапазоны 80, 40, 20, 17 и 10 метров. На 15 и 12 метров излучатели настроить не удаётся.

В отличие от антенны «Inverted V», все излучатели располагаются в одной плоскости, что существенно облегчает её размещение на крыше или на дачном участке. Диаграммы направленности — как у «Inverted V».

Единственное отличие между антеннами «Open Sleeve» и «Inverted V» — более узкая полоса частот на верхних диапазонах первых. Увеличение диаметра проводников приводит к необходимости увеличить расстояние между ними, но полосу частот не расширяет. Однако полоса частот 100…150 кГц при КСВ< 2 получается на всех диапазонах, что не так уж плохо!

В текущий летний сезон предстоит проверить её практически на дачном участке при использовании мачты высотой 10 м. Кто построит и испытает её раньше — пишите.

Трёхлетний опыт эксплуатации этой антенны на крыше 17-этажного здания показал неэффективность подвешивания грузиков: порывы ветра забрасывали их вверх, и антенна всё равно перекручивалась. Гораздо надёжнее — оттянуть тонкой леской нижние концы крайних крестовин к крыше.

Файлы в формате *.maa для самостоятельного изучения свойств описанной антенны находятся здесь.

Автор: Владислав Щербаков (RU3ARJ), г. Москва