Простой в сборке контур с простой согласующей секцией обеспечивает четырёхдиапазонное покрытие на КВ. Автор исследовал несколько различных форм контуров, используя программное обеспечение для моделирования антенн EZNEC. Наилучшая прогнозируемая производительность была достигнута при использовании дельта-петли сверху вниз.

Хотя такая форма петли остаётся наиболее чёткой на более высоких частотах, она не реализуема механически с помощью одной опоры. Наилучшей практичной формой является ромбовидный четырёхугольник, как показано на рис. 1.

Соответствующая секция проходит горизонтально вдоль оси X, поскольку при длине 11 метров футов она слишком длинная, чтобы поместиться вертикально под петлёй на 12-метровой мачте. Если ваша конфигурация поддерживается 20-метровой или более высокой мачтой, соответствующая секция может быть проложена вниз по мачте при условии соблюдения надлежащего разделения, если мачта является проводящей.

Рис. 1. Схема компактного четырёхугольного контура

Конструкция

Использовалась эмалированная медная проволока 1,0 мм как для петли, так и для соответствующей секции, поскольку не нужен был дополнительный вес изоляции из ПВХ. Если у вас есть возможность использовать медную проволоку с жёсткой вытяжкой, это был бы лучший выбор, так как она прочнее и с меньшей вероятностью растянется.

Для антенны и согласующей секции вместе требуется около 44 метров провода — 22 для контура и 22 для согласующей секции длиной 11 метров. Автор предлагает использовать один непрерывной длины провод для обоих устройств, что позволяет избежать необходимость в соединения между антенной и согласующей секцией.

Прикрепите центральную точку провода к верхушке мачты с помощью лёгкого пластикового изолятора (такого, какие используются в электрических ограждениях), закреплённого парой кабельных стяжек. Углы ромба отводятся от мачты с помощью моноволоконной нейлоновой “лески строителя” диаметром 0,04 дюйма (тест на 100 фунтов), также прикреплённой с помощью лёгких изоляторов, которые следует оставить свободными для скольжения по антенному проводу, чтобы они можно найти положение, в котором верхняя и нижняя половины антенного провода находятся под одинаковым натяжением. Постарайтесь по возможности закрепить другие концы строительного троса на приподнятых опорах — для одной стороны автор использовал дренажную трубу, а для другой — телефонный столб, который стоял в углу сада.

Рис. 2. Детали крепления

Вырежьте две распорки из плексигласа или любой другой хороший изолятор. Дрелью сделайте 3 отверстия диаметром 32 дюйма 1⁄2 и 3⁄4 дюйма от каждого конца распорки, по центру из стороны в сторону. Одна из них для разделения проводов в нижней части петли где будут использоваться распорки. Вы можете прикрепить их к мачте с помощью двух прочных кабельных стяжек, расположенных крест-накрест, чтобы удерживать распорку в горизонтальном положении.

Пропустите концы проволоки, выходящие из петли, через внутренние отверстия, а затем обратно через внешние отверстия, закрепив кабельными стяжками. На рис. 2 показана сборка распорки.

Вторая прокладка из плексигласа используется на другом конце согласующей секции для поддержания расстояния между двумя параллельными проводами. После подачи через наружные отверстия, вокруг задней части распорки, а затем обратно через внутренние отверстия провода следует подсоединить к уравновешенным клеммам балуна. Автор использовал балун типа W2DU (ферритовые шарики по длине коаксиального кабеля), но подойдёт любой балун с током 1:1 (дроссельный). Вы можете использовать кабельные стяжки для крепления проводов к распорке для снятия напряжения, как показано на рис. 1. Возможно, вам не понадобятся никакие промежуточные прокладки, если вы сможете натяните соответствующую секцию достаточно сильно, чтобы два провода были параллельны.

Однако, если вы живете в ветреном районе, автор предлагает добавить несколько промежуточных прокладок из лёгкого пластика, чтобы предотвратить влияние ветра на расстояние между проводами. Питание антенны может осуществляться по 50-омному коаксиальному кабелю любой длины, подсоединенного к несбалансированной стороне балуна.

Расстояние в 20,32 см между наружными отверстиями прокладок задаёт расстояние для открытой линии провода, которая образует соответствующий участок. Формула для определения характеристического сопротивления разомкнутой проводной линии такова:

Z0 = 276log(2D/d)

где D — расстояние между проводами, равное 20,32 см, а d — диаметр провода,
равный 1,02 мм. Расчётное сопротивление составляет 717 Ом.

Точная форма петли не имеет решающего значения. В авторском случае это больше похоже на перевёрнутый воздушный змей, чем на квадратный ромб, показанный на главной фотографии, из-за расположения доступных точек крепления, используемых для удержания боковых сторон петли. Важным фактором является то, чтобы петля имела как можно большую внутреннюю площадь — держитесь подальше от длинных тонких петель, которые больше похожи на свёрнутый диполь, так как это ухудшит производительность.

Боковые стороны петли удваиваются как ванты для поддержки мачты. Автор добавил ещё две линии guy (также сделанные из линии builder’s line) в верхней части мачты, а также четыре стропы в нижней части петли, которая находится примерно в 4 метрах от земли.

Автор считает, что эта конструкция лучше всего подходит для временного использования (для полевой станции или экспедиции DX, поскольку телескопическая мачта может быть свёрнута до длины менее 1,2 метра). Для постоянной установки алюминиевая мачта, стальная проволока с медным покрытием и более тяжёлые неметаллические оттяжки должны обеспечить долгие годы эксплуатации при любых погодных условиях.

На главной фотографии показана готовая антенна. Фотография была увеличена в цифровом виде, чтобы показать тонкие провода антенны, которые в противном случае были бы почти невидимы. Вы можете отчетливо видеть петлю в форме перевернутого воздушного змея и  параллельные провода соответствующей секции, которые прикреплены к прокладке из плексигласа в нижней части петли. Другие видимые линии — это соединительные провода. Общая ширина антенны, от угла до угла, имеет длину всего 7,92 метра, что делает её идеальной для использования в ограниченном пространстве.

Настройка антенны

Вы можете настроить антенну, постепенно сокращая участок согласования до тех пор, пока не будет получен приемлемый КСВ на всех диапазонах. Минимальное значение КСВ не обязательно будет точно совпадать для всех диапазонов, поэтому вам следует настроить его таким образом, чтобы обеспечить хороший компромисс между КСВ на разных диапазонах, а не просто минимизировать КСВ на одном диапазоне. Поскольку антенна предназначена для использования с антенным тюнером, достаточно КСВ 5:1 или меньше.

Длину петли, составляющую 22 метра в окружности, менять не нужно, если только вы не используете провод с толстой изоляцией, в этом случае длину контура придётся уменьшить примерно на 2%, чтобы компенсировать диэлектрический эффект изоляции. В этом случае отсоедините соответствующую секцию от петли и сначала обрежьте петлю до минимума КСВ на частоте 14,175 МГц. Затем соедините
соответствующую секцию и обрежьте её до приемлемого КСВ на всех диапазонах.

Рис. 3 Измеренный КСВ компактной четырёхдиапазонной петли
в конце соответствующей секции. 7 МГц в чёрном цвете,
14 МГц в красном, 21 МГц в зелёном, 28 МГц в синем.
Ось X — это кГц от нижнего края полосы частот

На рис. 3 показано измеренное значение КСВ на диапазонах 40, 20, 15 и 10 метров. Использовался антенный анализатор Palstar ZM-30 с адаптером балансного трансформатора ZM30-BT для измерения КСВ непосредственно в точке питания антенны (конец согласующего кабеля участок, наиболее удалённый от петли). Антенна охватывает все диапазоны 40, 20 и 15 м и около 700 кГц диапазона 10 м с КСВ менее 5:1. При измерении КСВ из шэка оно немного ниже на всех диапазонах из-за дополнительных потерь в коаксиальной линии питания, которая составляет 25 метров RG213.

Автор использовал два антенных тюнера с этой антенной, внутренний автонастройщик Kenwood TS-850S и ручной тюнер Palstar AT1KM,  который обычно используется при работе с linear. Оба тюнера без особых усилий настроили антенну на всех частотах, которые были опробованы. Мощность до 400 Вт в непрерывном режиме. Не было никаких признаков образования дуги, перегрева или других проблем ни в антенне, ни в балуне, хотя, если вы планируете использовать мощность в киловаттах, вы могли бы рассмотреть возможность использования провода большего диаметра.

Результаты

На рис. 4 показаны графики излучения для частот 7, 14, 21 и 28 МГц. Графики были рассчитаны с использованием высокоточной модели (NEC Sommerfeld). Модель включала в себя омические потери от медного провода диаметром 1 мм. Паттерны на всех частотах были двунаправленными, с незначительными отклонениями от двунаправленной симметрии (обычно менее 0,1 дБ), вызванный очень слабым излучением от согласующей секции. Все паттерны привязаны к построенному максимальному коэффициенту усиления, который составляет 8,0 дБ на частоте 21 МГц.

Рис. 4. Диаграмма направленности EZNEC компактной модели quad loop.
7,15 МГц чёрным цветом, 14,15 МГц красным, 21,2 МГц зелёным, 28,2 МГц синим цветом

На частоте 7 МГц диаграмма направленности представляет собой сжатую сферу, которая практически всенаправлена, с максимальным коэффициентом усиления 3,5 дБ на высоте 55°. Схема на частоте 14 МГц представляет собой классическую петлевую схему в форме боба с максимальным коэффициентом усиления 6,5 дБ при 33°.

Наилучшая производительность DX достигается на частоте 21 МГц, где максимальное усиление в 8,0 дБи достигается при угле возвышения всего 21°. На частоте 28 МГц диаграмма направленности имеет главный лепесток с коэффициентом усиления 5,0 дБ при 39° и второстепенный лепесток с коэффициентом усиления 1,1 дБ при 10°. Хотя это не идеально, малая доля должна обеспечивать некоторые хорошие возможности DX, учитывая относительно низкие уровни мощности, которые часто требуются в 10-метровом диапазоне.

На рис. 5 показаны схемы азимута для угла возвышения 10°, который является типичным для угла взлёта, необходимого для дальней связи. Масштаб графика привязан к максимальному коэффициенту усиления — 4,9 дБ на частоте 21 МГц. Как можно видеть, диаграмма направленности для 7 МГц практически всенаправленная. Направление максимального излучения для частот 14 МГц и 21 МГц перпендикулярно плоскости контура (вдоль оси X на рис. 1), в то время как на частоте 28 МГц имеется четырёхлопастный узор с максимумами под углом 42° от оси X.

Рис. 5. Схема азимута EZNEC компактной четырёхконтурной модели, угол излучения 10°.
Показано 7,15 МГц чёрным, 14,15 МГц красным, 21,2 МГц зелёным, 28,2 МГц синим

Эта маленькая антенна произвела на автора большое впечатление. Удалось за короткое время провести 377 QSO, равномерно распределённых между диапазонами 40, 20 и 15 метров при мощности 100 Вт. Если у вас ограниченное пространство и вам нужна небольшая многодиапазонная КВ-антенна с хорошей производительностью и низким визуальным профилем, то почему бы не попробовать компактную четырёхдиапазонную антенну.

Автор ZS6AAA («QST»)