Table of Contents
Моделирование антенн
Диапазон 14 метров. Выбираем оптимальную частоту для CW: 21050 kHz. Получается длина волны 14.25 м. Свободное пространство, материал антенны - медь. Горизонтальная поляризация. Ширину полосы будем оценивать при SWR<2. Применяется MMANA версии 2.02.
Классические антенны
В качестве точек отсчета смоделируем несколько известных излучателей:
- Полуволновой диполь длиной 6.9 м.
- Вертикальная дельта: равносторонний треугольник высотой 4.405 м.
- Вертикальный квадрат высотой 3.77 м.
- Магнитная рамка: горизонтальный 12-угольник, медная труба, конденсатор в верхней точке. Диаметр 1 м, 1.2 м, 1.5 м.
| Антенна | Импеданс | Полоса | Усиление | K удлинения | Файл MMANA |
|---|---|---|---|---|---|
| Диполь | 73 Ом | 1540 кГц | -0.10 dBd | 0.9681 | dipole.maa |
| Дельта | 119 Ом | 1372 кГц | 0.76 dBd | 1.0707 | delta.maa |
| Квадрат | 127 Ом | 1469 кГц | 1.09 dBd | 1.058 | quad.maa |
| Магн.рамка 1.5 м | 2.4 Ом | 87 кГц | -0.96 dBd | magloop15-12.maa | |
| Магн.рамка 1.2 м | 1.1 Ом | 48 кГц | -1.33 dBd | magloop12-12.maa | |
| Магн.рамка 1 м | 0.6 Ом | 30 кГц | -1.9 dBd | magloop1-12.maa |
Тороид
Будем строить “бублик” квадратного сечения, расположение горизонтальное.
Диаметр 1 м, 1.2 м, 1.5 м. Количество витков 16 и 32 (похоже,
на 64-х витках MMANA уже врет).
| Тороид | Импеданс | Полоса | Усиление | K удлинения | Файл MMANA |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.5 м, 16 витков | 15.9 Ом | 154 кГц | -0.95 dBd | 1.375 | toroid15-16.maa |
| 1.5 м, 32 витка | 18.9 Ом | 167 кГц | -0.91 dBd | 1.624 | toroid15-32.maa |
| 1.2 м, 16 витков | 10.1 Ом | 96 кГц | -1.37 dBd | 1.382 | toroid12-16.maa |
| 1.2 м, 32 витка | 12.5 Ом | 104 кГц | -1.39 dBd | 1.665 | toroid12-32.maa |
| 1 м, 16 витков | 7.1 Ом | 64 кГц | -1.77 dBd | 1.361 | toroid1-16.maa |
| 1 м, 32 витка | 9.1 Ом | 70 кГц | -1.76 dBd | 1.661 | toroid1-32.maa |
| 1 м, 64 витка | 12.4 Ом | 91 кГц | -2.46 dBd | 1.992 | toroid1-64.maa |
Сравним усиление и полосу тороида и других антенн на графике. Ось X - коэффициент
направленного действия антенны в процентах относительно идеального
полуволнового диполя. Ось Y - ширина полосы в килогерцах, логарифмическая.
Тороид по сравнению с магнитной рамкой того же размера имеет примерно такое же усиление и заметно более широкую полосу. При уменьшении тороида уменьшается полоса пропускания. Чтобы перекрыть CW-участок без подстройки антенны, достаточно иметь тороид диаметром 1.2 м (1/12 длины волны).
Спиральный квадрат
Квадрат, каждая из сторон которого - спираль квадратного сечения.
Расположение горизонтальное. Пробуем стороны квадрата 1 м, 1.2 м, 1.5 м.
Количество витков 16 и 24.
Такая конструкция представляется более практичной в изготовлении.
| Спиральный квадрат | Импеданс | Полоса | Усиление | K удлинения | Файл MMANA |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.5 м, 16 витков | 17.2 Ом | 175 кГц | -0.71 dBd | 1.376 | helquad15-16.maa |
| 1.5 м, 24 витка | 20.6 Ом | 196 кГц | -0.66 dBd | 1.500 | helquad15-24.maa |
| 1.2 м, 16 витков | 9.9 Ом | 100 кГц | -1.17 dBd | 1.389 | helquad12-16.maa |
| 1.2 м, 24 витка | 12.5 Ом | 114 кГц | -1.01 dBd | 1.542 | helquad12-24.maa |
| 1 м, 16 витков | 6.2 Ом | 62 кГц | -1.82 dBd | 1.363 | helquad1-16.maa |
| 1 м, 24 витка | 8.3 Ом | 74 кГц | -1.55 dBd | 1.539 | helquad1-24.maa |
Сравним спиральный квадрат с другими антеннами на графике.
Согласование с 50-омным кабелем выполняется в виде петли, помещаемой между витками спирали. Здесь показан пример такого согласования, с последовательным конденсатором для компенсации возникающей реактивности.
Если требуется работа только в CW-участках диапазонов, годятся спиральные квадраты следующих размеров:
| Диапазон | Спиральный квадрат | Высота | Полоса | Требуется | Файл MMANA |
|---|---|---|---|---|---|
| 40 метров | 4 м, 32 витка | 52 см | 54 кГц | 40 кГц | helquad-40m.maa |
| 20 метров | 2 м, 32 витка | 27 см | 107 кГц | 100 кГц | helquad-20m.maa |
| 14 метров | 1.2 м, 24 витка | 23 см | 114 кГц | 100 кГц | helquad12-24.maa |
| 10 метров | 1 м, 24 витка | 17 см | 203 кГц | 200 кГц | helquad-10m.maa |
Большое спасибо И.В.Гончаренко (DL2KQ) и А.И.Гречихину (UA3TZ) за конструктивную критику.