Штыревые антенны на 160

Продолжение. Начало "GP на 40 и 15 метров"
  Как то мне попал в руки ARRL бюллетень в котором были приведены интересные результаты опросов про антенны диапазона 160 метров.  И основной шарм, помимо результатов, конечно, состоял в том, что это была объединённая статистика с 1969 года! Во-первых статистике за такой период нужно верить, а во-вторых просто "выпирает" многообразие моделей антенн на 160 м. 

Вопрос первый: если вы сегодня соберетесь сделать антенну на КВ то это будет:

Ответ первый: 60% - вертикал, 30% - горизонтальный диполь, 10% другие варианты. К вертикалам в этом опросе отнесены 1/4, 1/2, 5/8 длины волны, вертикалы случайной длины и инвертед L антенны.

Вопрос второй: если вы сегодня соберетесь сделать антенну на 160 метров то это будет:

70% вертикал, 17% горизонтальная , 5% inverted L, 2% комбинация H/V, 2% invertad V, 3% другие варианты.   Не правда ли, показательно? :-) ?   70 против 17!  А теперь в соответствии с тем же опросом аргументы из-за которых респонденты сделали свой выбор. Ответ второй:

1. Высокая эффективность в диапазоне 160 метров для DX работы.

2. Простота конструкции и лёгкость настройки

3. Низкая стоимость

4. Помещается в размеры "приусадебного участка" (back yard)

5. Достаточно широкая полоса пропускания

6. Хорошо работает на дальних трассах

7. Может быть уменьшена для более высокочастотных диапазонов. Хорошая масштабируемость.
 Что правда, то правда. Трудно возразить против любого пункта списка. Наверное поэтому вариантов вертикальных антенн на 160 метров просто море.  Как же ориентироваться в этом океане моделей и не утонуть? На основании небольшого (около 45 лет :-) опыта могу дать несколько советов начинающим. Прошу прощения у тех, кто хорошо разбирается в теории антенн не судить меня строго за радикальные упрощения понятий. Пропустите пару абзацев, если неинтересно :-)
 Постулат первый. Антенна должна иметь физическую длину хотя бы приблизительно кратную 1/4 длине волны и примерно такой же длины противовесы числом не менее 2.  Все встречающиеся схемы укорочения (если электрическая длина больше чем нужно) и удлинения (в случае наоборот),  служат только одной цели - заставить антенну стать резонансной. То есть резонировать на нужной частоте. При этом эффективность непосредственно излучения радиоволн будет уменьшатся обратно пропорционально степени удлинения (укорочения).

Перед тем, как решиться на повторение встреченной где-то конструкции следует основательно разобраться какие из элементов антенны нужны для настройки в резонанс, а какие (после этого) для обеспечения условий согласования. Если этого сделать не удаётся, то скорее всего кто-то описал конструкцию созданную опытным путем и не факт, что она будет работать в ваших условиях. Старайтесь избегать дополнительных элементов в антенне (отличных от полотна и противовесов) Самый хороший вариант когда полотном антенны является 1/4, 1/2 или 5/8 длины волны с такими же противовесами. Достаточно трудно расположить вертикально 41 метр проволоки (или трубы!), поэтому приходится идти на изгиб (наклон) вибратора, что в принципе нежелательно, но в значительно меньшей степени снижает эффективность излучения чем, например, укорочение. Не следует забывать и о таком понятии как эффективная высота антенны. Чем дальше от земли верхняя часть антенны (читай чем длиннее штырь) тем больше эта самая эффективная высота антенны.  Зависимость напряженности поля в точке приёма прямо пропорционально этой величине. Есть еще один аргумент за большую чем четверть волны длину штыря - формула ЭДС наводимая в проводнике определяет прямо пропорциональное увеличение напряжения на разъёме антенны от длины. Поэтому самая хорошая штыревая антенна - это 5/8 волны. Но 5/8 для 160 это 100 метров. Даже у самых состоятельных радиолюбителей не часто встречается возможность создать на такой высоте точку опоры (или подвеса). Даже 1/4 волны на этом диапазоне 41 метр. Но, тем не менее существует способ найти компромисс для реальной высоты подвеса конкретного пользователя. Примерно половина модификаций и клонов вертикальных антенн на 160 метров соответствует принципам на которых работает эта антенна. Прелесть идеи в том, что пользователь, зная высоту на которую он может поднять верхний конец штыря, выбирает схему и размер элементов. Конечно же высота ограничена: не короче 2,13 метра для мобайл использования и не более 18,29 метра для базы. Называется это Minooka Special (Минука спец) и выглядит вот так. В таблице ниже приведены 6 вариантов исполнения Minooka перекрывающие реально возможные размеры (высоту подвеса). В этой таблице величины X и Y определены однозначно, а Z максимально возможная в условиях повторяющего конструкцию, то есть Z =  высота точки подвеса минус X и минус Y. Как гласит надпись под рисунком антенны L2 содержит от 1 до 20 витков, а L3 от 1 до 5 витков проводом диаметром 1 мм при диаметре самой катушки 38 мм. В источнике (QST, Barry a. Boothe,  W9UCW) не указано количество витков L1, но я думаю что там должно быть около 20 витков намотки аналогичной L2 и L3  - намотка с шагом 3 мм. В первоисточнике же, (прикиньте, 1976 год!)  американцы уже рекомендовали использовать сантехнические пластиковые трубы! А я их обнаружил только в 2003-м :-(  На самом дела L1 стопроцентно придётся угадывать этой катушкой вы будете настраивать свой штырь в резонанс на любимой частоте: получить полосу в 2 мегагерца не выйдет :-( Найдя резонанс можно перейти к согласованию. В отличие от источника, для настройки я предложу использовать автотрансформатор - одну индуктивность с указанными параметрами намотки но только 20 витков с отводами. Выбрав отвод при котором КСВ минимальный процесс настройки можно считать законченным. Как предполагается настраивать оригинал я расскажу ниже, а пока таблица

Вариант №	1	2	3	4	5	6
X (в метрах)	1,52	2,43	1,22	1,22	5,79	0,99
Y (в метрах)	0,61	0,38	1,07	1,22	0,28	0,91
Z (в метрах)	Максимально возможная
Диаметр провода (мм)	0,81	0,91	1,02	1,29	0,91	0,64

Настроив с помощью L1 ваш отрезок в резонанс на нужной частоте, можно переходить к настройке согласования с фидером. Для этого из схемы изымается катушка L3 и изменяя катушку L2 добиваются минимально возможного  в такой конфигурации значения КСВ. Затем, вернув в схему L3 добиваются SWR равного единице. Вполне вероятно, что после этого придётся подстраивать L1. Для мобильного использования (при минимальной длине) (настройка КСВ)  хороший КСВ можно получить без катушки L3.
Не следует забывать, что для того, чтобы антенна работала эффективно, в основании должны быть от 2 до 40 (по рекомендации автора :-) радиалов как раз 18,3 метра.
    Ну что? Не устали от множества переменных? Зато работать будет  в точном соответствии с наукой :-)  Я, будучи прагматиком, предпочитаю очевидные варианты и поэтому использую четвертьволновой штырь с радиалами без единой катушки или конденсатора согласования. Можете посмотреть как это сделано у меня Однако у того же автора Minooka Spec есть безподстроечные варианты, которые будут работать если выдержаны размеры. Ну, если вы солгласны с тем, что емкостная нагрузка не есть элемент настройки :-)
Только боюсь, это уже завтра.