Антенны "квадрат" для диапазонов 2 м и 70 см с переключаемой поляризацией.

.
Выбор  « замкнутой»  антенны  продиктован  следующими  соображениями:

1. .Максимальное  ослабление  влияния  окружающих  антенну  «проводящих»  конструкций,  в первую  очередь  крыши  здания  и  различных  электрических  линий.
2. Широкий  угол  раскрыва  основного  лепестка  диаграммы  направленности  в  вертикальной  плоскости,  что  позволяет  проводить  уверенные  спутниковые  связи  в  широком  диапазоне  элевации  космического  ретранслятора.
3. Конструктивная  прочность  и  ветроустойчивость  антенной  системы.
4. Возможность  получения  50 – ти  Омного  входного  сопротивления  без  применения  дополнительных  согласующих  устройств.
5. Относительная  компактность  конструкции,  что  позволяет  её  использование  в  «балконном»  или  выездном  варианте.
6. Широкополосность,  позволяющая  охватить  весь  выделенный  диапазон.
   

На  первом  этапе  определения  возможностей  многоэлементных  рамочных  антенн  были  опробованы  4-х  элементные  квадраты  на  144 МГц и 435 МГц  в  горизонтальных  поляризациях  для  проведения  радиосвязей  в  дальнем  тропосферном  прохождении,  через  радиолюбительские  спутники  АО-51,  VO-52,  FO-29,  AO-7,  а  также  с  использованием  отражений  от  метеорных  следов.  Результаты  обнадёжили:  в  соревнованиях  на  кубок  Ю. А.  Гагарина  в  2006  и  2007  годах   UA3AGU  был  «крепким  середняком»,  в  декабре  2007  удалось  провести  несколько  MS  связей  в  «Геменидах»  (QRB  до 1800 км), в  спутнике  АО-7QSO’s  с  Японией.  Во  всех  случаях  использовался  «голый»  FT-736R.
    Александр  (RA3DJB),  моделируя  4-х  элементные  антенны  в  программе  MMANA,  попробовал  ввести  пятый  элемент  в  виде  разрезного  вибратора  между  рамками  рефлектора  и  основного  вибратора,  питаемого  отдельным  кабелем  для  реализации  вертикальной  поляризации  на  диапазоне  2 метра.  Программа  показала  только  незначительное  снижение  коэффициента  усиления,  поэтому  мною  (UA3AGU)  была  проведена  доработка  изготовленной  и  настроенной  антенны  и  практические  испытания.  На  этом  втором  этапе  выявились  следующие  особенности:

1. Вследствие  близкого  расположения  кабеля,  питающего  рамку  в  нижнем  плече к  разрезному  вибратору,  потребовалось  укорочение  последнего  примерно  на  14-20 мм  всей  длины.
2. Кабель  питания  разрезного  вибратора,  проложенный  по  оси  антенны,  необходимо  опускать  за  рефлектором  на  расстоянии  хотя бы  четверть  длины  волны,  поэтому  длина  траверсы  увеличивается.
   

     При  практическом  испытании  корреспонденты  отмечали  стабильную  разницу  силы  сигнала  от  2 до  4  баллов  при  смене  поляризации.  Мы  с  Александром  ожидали,  что  смена  поляризации  потребуется  не  только  для  повседневных  связей,  но  и  для  спутников,  поэтому  аналогичная  работа  была  проведена  и  для  4-х  элементов  на  диапазон  70 см.,  но  двухлетняя  практика  показала,  что  в  спутниковой  связи  этого  не  требуется.  В  подтверждение  могу  процитировать  оценку  работы  квадратов  Леонидом (UR5MQD),  который  изготовил  их  по нашим  с  Александром  размерам  без  дополнительных  диполей  и  сравнил  с  имевшимися  у  него  спиральными  антеннами.  Он  сообщил  мне,  что  предпочтительно  использовать  квадраты.

    В  конструкции  квадратов  на  70 см.  для  вертикальной  поляризации  хорошо  настроился  петлевой  вибратор,  как  менее  восприимчивый  к  близко  расположенным  фидерам

    Последний,  третий  этап  наших  работ,  заключался  в  оптимизации  количества  элементов  антенн  для  наилучшего  соотношения  усиления  с  входным  сопротивлением  и  габаритными  размерами.  Моделирование  в  программе  ММАНА  показало  существенный  рост  усиления  при  увеличении  количества  элементов  до  5-ти  для  диапазона  2 метра  и  до  7-ми  элементов  для  70-ти  сантиметров.  Каждый  последующий  элемент  даёт  прибавку  в  усилении  в  пределах  0,5 – 0,3  Дб,  но  существенно  меняет  входное  сопротивление  от  оптимальных  50  Ом  и  удлиняет  траверсу.  Так  родилась  антенна,  представленная  на  фотографии.

 Геометрические  размеры  представленной  антенной  системы  следующие:

5 элементов для диапазона 144-146 МГц

Элементы	Сторона рамок в мм	Расстояние от рефлектора в мм
Рефлектор	570	0
Вибратор	533	410
Директор	524	836
Директор 2	514	1340
Директор 3	508	1840
Длина разрезного вибратора	832	348

Электрические  параметры:

• Усиление  вперёд  -  9,56  Дбд
• Ослабление  назад  -  15,52  Дбд
• Входное  сопротивление  -  49  Ом  при  реактивности  1 Ом
• Резонансная  частота  для  горизонтальной  поляризации  -  144,450  МГц  при  КСВ не хуже  1,05
• Резонансная  частота  для  вертикальной  поляризации  -  145,350  МГц  при  КСВ  не хуже  1,2
• Полоса  пропускания  в  горизонтальной  поляризации  по уровню  КСВ  1,2  1 МГц,  по  уровню КСВ  1,5  1,8  МГц.
• Полоса  пропускания  в  вертикальной  поляризации  по  уровню  КСВ  1,5  1  МГц

7 элементов для диапазона 433-440 МГц

Примечание:  геометрические  размеры  рассчитаны  для  медного  провода  диаметром 3,5 мм. Размеры  петлевого  вибратора  приводим  справочно,  так как  реализовать  вертикальную  поляризацию  не  удалось  вследствие  очень  близкого  расположения  питающих  кабелей  к  петле  в предложенной  конструкции.  Тем  не  менее  измерения  КСВ  в  отдельном  от  рабочего  положении   показали  совпадения  с  расчётными  данными,  которые  будут  приведены  ниже.

Периметр  петлевого  вибратора  552  мм,  габариты  260 х 40 мм  (радиус  закруглений  20 мм) разрыв  для  питания  20  мм.  Расположение -  104  мм  от  рефлектора.
Электрические  параметры  ( очень  близки  для  обеих  поляризаций):

• Усиление  вперёд  -  10,7  Дбд
• Ослабление  назад  -  19,1  Дбд
• Входное  сопротивление  50  Ом  при  реактивности  0,5  Ом
• Резонансная  частота  435,000  МГц  при  КСВ  не  хуже  1,1
• Полоса  пропускания  3  МГц  по  уровню  КСВ  1,2;
•  КСВ  на  частоте 430,0 – 1,4;  на  439,5  -  1,7.
  

Примечание:  из  приведённых  расчётных  параметров  значения  КСВ  подтверждены  фактическими  измерениями,  проведёнными  антенным  анализатором   MFJ-269Pro  в  рабочем  положении.

  Антенная  система  была  установлена  в  приведённую  на  фотографии  позицию  Владимиром (UA3AGU)  в  деревне  Льялово  (КО86ОВ)  на  мачте  высотой  12  метров  плюс  двухметровая  стеклопластиковая  труба  диаметром  36 мм  в  сентябре  2009 года.  Неплохо  отработан  второй  тур  в  кубке  Ю.А. Гагарина,  проведены  MS  QSO  в  ноябрьских  Леонидах  и  декабрьских  Геменидах ,  но  самые  интересные -  2   QSO  на  диапазоне  70  см  с  OH6QR  и  OH6NG  по  тропо –каналу  14  декабря  (дистанция  1170 км).  Надо  отметить,  что  высота  над  уровнем  моря  места  установки  -  225  метров.  Повторюсь,  что  применялся  трансивер  FT-736R  без  МШУ  и  РА.  Ещё  одна  важная  деталь:  коаксиальные  линии  передачи  были  подобраны  по  электрической  длине  кратными  половине  длины  волны.  
            Немного  о  конструктивных  особенностях:  пятиэлементная  антенна  выполнена  на  бумах  из  алюминиевого  профиля  30 на 15 мм,  вертикальные  распорки -  деревянные,  сечением  20 х 20  мм,  пропитанные  защитным  от  влаги  составом.  Семиэлементная  антенна  полностью  из  деревянных  брусков.  О работе  пятиэлементной  антенны  в  горизонтальной  поляризации  получен  положительный  отзыв  от Сергея (UA3ARL),  выполнившего  элементы  из  провода  диаметром  3 мм  с  короткими  настроечными  шлейфами.
            В  заключение  можем  выслать  файлы  расчета  в  программе  ММАНА  (расширение  .maa)  по  электронной  почте  (см.  QRZ.RU)

Г. КЛИН – дер.  ЛЬЯЛОВО,  2009.