Волшебная спираль 3

Или согласование укороченных антенн LongWire случайной длины
Продолжение.  Начало "Волшебная спираль"
     Сегодня, по поводу воскресенья, был в гостях. Недалеко, в почти такой же деревне как моя. И увидел насколько труднее быть радиолюбителем без подсказки более опытных товарищей. Это я не про себя. Несколько нескромно, но моя заслуга в предлагаемом материале в основном перевод с английского. Потому что всё что я предложу известно давно и не раз опубликовано в наших журналах "Радио". Акцент в этот раз будет стоять на слове "просто". Без заумных коэффициентов укорочения и слов типа "импеданс". И намоточные данные катушек приведу. Очень хочется помочь тем, кому по жизни не пришлось слушать курс радиотехники в институте или техникуме. Поразмыслив, решил просто найти проверенную конструкцию.

    Конечно же я говорю про "действующих" радиолюбителей, тех, кто пытается проводить радиосвязи несмотря на отсутствие возможностей использовать хорошие антенны. Часто радиолюбителю достаётся место жительства с ограниченным пространством вокруг. Антенна  "длинный провод", являясь самой простой, требует пространства (ну раз "длинный") Но бывает что даже полуволновый LW не помещаются по длине. Иногда это только несколько метров от балкона до ближайшего дерева. Тогда используются антенны из провода случайной длины. Отсутствие какого-либо согласования сводит к нолю  40 ватт от UW3DI. Вместе с тем известно, что можно заставить работать даже сильно укороченную антенну. И все знают волшебное слово для этого - "согласующее", и большая часть радиолюбителей его так и воспринимает - как согласователь сопротивлений, точнее импедансов :-(а обещал этого слова не говорить).
    Note: О самих антеннах. Есть несколько советов, которые могут улучшить ситуацию. Random-wire это не полная свобода, а вынужденная мера, поэтому учитывать некоторые моменты всё-таки следует. Понятно, что если антенна получается укороченной, то растягивать её нужно в направлении куда возможна её максимальная длина.  Изгибы и повороты нежелательны, но не критичны. До тех пор пока провод антенны не пойдёт в обратном направлении.  Смысла в таком дополнительном отрезке нет.  Высота подвеса должна быть максимально возможной. Если есть возможность поднять горизонтальную часть антенны вверх, то это надо делать сразу при "выходе" проводника наружу. А далее растягивать на всё доступное пространство. "Проход" через окно или стену лучше сделать через фарфоровую (или ВЧ изолятора) трубку.  Сам провод должен быть минимального диаметра чтобы он был максимально лёгкий, но выдерживать свой вес. К тому же тонкий провод почти не заметен. Это может быть плюсом с точки зрения хороших отношений с соседями.
    Предлагаемая конструкция (или две, если считать SWR meter) - это трансформатор случайного сопротивления случайной длины провода в нужные 50 или 75 ом в зависимости от конструкции передатчика.  Подвесив в соответствии со своими возможностями "верёвку" в положении при котором её длина максимальна, а высота от земли на пределе возможного, получаем задачу со множеством неизвестных. Вернее с одним неизвестным, зависящим от множества других: проводимость земли, расстояние до ближайших физических объектов, изменение высоты подвеса по длине антенны и т.д. Никогда нельзя сказать точно какой импеданс и реактивность будет иметь нижний конец провода.

    В этом состоит основная причина ошибок не очень опытных радиолбителей. Они пытаются угадать сопротивление, применить трансформатор на ферритах или "бинокле" и привести всё к сопротивлению фидера. Между тем главное - не применять фидер и сделать антенну частью настроенного контура.  Её импеданс по прежнему остаётся величиной неизвестной. 

    Но есть способ методом последовательных приближений (научного тыка :-) приблизиться к эффективному использованию того что есть.   В случае когда мы подключаем антенну (любую) к трансиверу с автотюнером посредством кабеля, тюнер настраивается на волновое сопротивление кабеля и следующей за ним, как следующий вагон в электричке, антенны. Если длина кабеля определена заранее как волновой повторитель, то тюнер точно будет настраивать выход передатчика на сопротивление антенны. Но не факт, что он при этом "увидит" нужное сопротивление антенны. А если оно еще и неизвестно какое - тогда и результат будет никаким.

     Разница между этим, и тем, что будет описано ниже состоит как раз в том что в нашем случае мы действительно "введём" антенну и часть нашего устройства в резонанс, добившись максимального излучения антенны, и при этом добъёмся равенства сопротивлений  передатчик-антенна (условия при котором в антенну попадет максимально возможная часть энергии).  К сожалению, законов физики никто не отменял, и для использования этого (каждого конкретного) случайной длины провода на различных диапазонах интервала перестройки конденсатора переменной ёмкости (и точки отвода катушки) будет недостаточно. Поэтому в конструкции Левиса МакКоя (Lewis G.McCoy) W1ICP, описанной в книге "ARRL Antenna Anthology",  применяется система из базовой конструкции с подключаемыми внешними комбинациями индуктивностей, позволяющая трансформировать "всё во всё".

    На фотографии устройство в сборе - со встроенным рефлектометром и две совокупности индуктивностей на разъёме. Как видно, самый главнй элемент - "крокодилы" на гибких проводниках. :-) Сразу следует предупредить о соблюдении необходимых мер предосторожности - на "горячем" конце контура может быть высокое напряжение. Не осуществляйте переключения при включенном передатчике. Это опасно в первую очередь для транзисторов выходного каскада. Ну и поберегите ваши пальцы - ВЧ ожог при не соблюдении этих рекомендаций гарантирован.
P.S.  Одним из побочных (и очень неприятным) эффектом будет значительно более близкое расположение излучающего элемента к вашему организму, электронным приборам, которым оно, конечно же будет мешать, а так же возможность наводок на предварительные каскады вашего радио. Например, потребуется значительное улучшение защиты от ВЧ наводок микрофонного (или ACC входа при работе RTTY/PSK/SSTV)
 А справа эквивалентные схемы включения для различных вариантов LW.  Вариант А лучше использовать при длине провода антенны соизмеримой с длиной волны, варианты В и C для сильно укороченных антенн. Такая гибкая схема и реверсирование включения позволяет эффективно запитывать любые длины в диапазонах от 80 до 10 метров.  Обратите внимание на слово "запитывать". Это не эквивалент слова "излучать". Хотя это всё равно лучший способ использования антенн LW не кратной полуволне длины.

Продолжение  "Волшебная спираль 4"