Эта всенаправленная (omnidirectional) Wi-Fi антенна, которую еще называют «паучком», была построена на основе простой схемы, найденной в старой книге. После масштабирования размеров под заданную частоту, она была построена для того, чтобы улучшить эффективность подвижной 802.11b сети и уменьшить ее стоимость. Прототип отлично работает до сих пор, после трех лет с момента изготовления. Этот документ объясняет, как она была изготовлена.

1. Введение

2. Конструкция

2.1 Тело антенны - коннектор N-типа

Коннектор N-типа был куплен в R.S. за £2.93 фунта (номер компонента 112-2139). На корпусе указано: Telegartner (предположительно производитель) Type: N-Flanschbuchse J01021H1082 Tel +49 (0) 7157/125-0 Fax -120

2.2 Провод

Прототипы были сделаны с использованием более тонкого провода (жилы из 16-амперного провода для домашней проводки), но такая антенна была слишком хрупкая для хранения и использования в реальных условиях. В результате мы пришли к использованию более толстой и жесткой проволоки, взятой из сетки для ограды, которая бы помещалась в отверстиях N-коннектора. Его можно было согнуть только с использованием двух плоскогубцев, что означало, что во время использования он не прогнется даже под весом крпной птицы, если она усядется на антенну.

2.3 Пайка

Запаять провод в центральном гнезде под пайку было просто, потому что оно было изначально залужено. Что нельзя сказать о пайке в отверстиях для крепежа винтами. пространство вокруг этих отверстий нужно в начале хорошо зачистить от защитного покрытия при помощи наждачной бумаги, затем залудить зачищенные контактные поверхности, и только после этого припаивать провод, для чего нужно, чтобы сам коннектор был хорошо прогрет. Это ознаяает, что во время пайки коннектор становится чертовски горячим (позаботьтесь о том, чтобы коннектор был надежно закреплен, например удерживая их при помощи круглогубцев), к счастью диэлектрик (изолирующий пластик) не расплавился, как это случалось с более дешевыми коннекторами. Качество пайки было проверенно раскачиванием деталей после остывания. Я получил много писем от людей, которые сделали антенну этой конструкции и получили хорошие результаты. Некоторые антенны выглядят значительно лучше прототипа, показанного выше. После того, как я сделал первую антенну такой конструкции, я купил 90 Вт паяльник, и это намного упростило пайку, так что я рекоментдую использовать паяльник мощностью 80 Вт или больше.

2.4 Изоляция

Центральный проводник изолирован при помощи пластиковой изоляции, снятой с провода такого же диаметра. Изначально она не надевалась на излучатель польностью до диэлектрика (этот промежуток видно на фотографии вверху документа). С того времени термоусадочная изоляция стала очень доступной и популярной, намного проще использовать именно ее для того, чтобы заизолировать излучающий элемент до самого диэлектрика. Отрезайте изоляцию под прямым углом и аккуратно, так как в случае неровного среза после нагревание может расколоться, и трещина увеличится со временем.

3. Волновое сопротивление

Эта антенна должна иметь волновое сопротивление 50 Ом. Мне писали люди, которые использовали этот дизайн с противовесами, которые были отогнуты под углом 45 градусов, и такое устройство антенны давало лучший результат в достижении сопротивления в 50 Ом. Если сопротивление неправильное, это может привести к повреждению усилителя или 802.11 карты, к которой подключена антенна. Оригинальный прототип (с 30-тиградусными противовесами) продолжает работать в течении полутора лет. Хотя глядя на фотографии, один из прототипов мог иметь и все 45 градусов, и оба до сих пор отлично работают. я подправил одну из антенн на глаз в полевых условиях, после повреждения во время использования в интернет-рикше, и она до сих пор работает, как раньше. Я проверю угол на этой антенне попозже. В идеале антенну лучше всего настроить с ипользованием прибора для измерения КСВ (Коэфициент Стоячей Волны) после изготовления.

4. Защита от непогоды

Пока что не возникало необходимости защищать эту антенну от непогоды. Для временной установки на открытом воздухедостаточно закрыть соединение между N-коннекторами при помощи самозатвердевающей ленты, силиконового герметика, термоусадочной изоляци и т.д. во избежание проникновения влаги и намокания кабеля. Для постоянной установки было бы неплохо использовать пластиковый пищевой контейнер (в начале нуно проверить, что он подходит для использования в микроволновых печках, так как некоторые из них может ухудшать силу сигнала).

5. Монтаж

Когда мы использовали эту антенну, достаточно было навинтить ее на кабель и надежно закрепить его; такую установку позволяет коаксиальный кабель URM67 который имеет толщину 10 мм и не сгибается. Антенна настолько прочная и легкая одновременно, что похоже кабель предоставляет адекватное крепление сам по себе.

6. Стоимость

Что я могу сказать? Мелочевка в размере £2.93 GBP, предполагая, что вы найдете кусок проволоки в металлоломе (или в изгороди неподалеку) и вам не нужно платить за припой.

7. Производительность

По опыту использования в различных ситуациях и окружениях, я могу предположить усиление этой антенны около 3 дБ улучшения со встроенной антенны Buffalo PCMCIA карты, с более ровным круговым покрытием (включая потери в пигтейле, 6-7 метрах кабеля URM67 и коннекторах). На открытой местности при использовании двух таких антенн, присоединенных к 802.11b PCMCIA картам через кабели и пигтейлы, мы могли предоставлять 11 Мб/с соединение на расстоянии 400-500 метров в пределах прямой видимости. Из того, что в моих словах нет точных измерений, вы можете сделать вывод, что я не имею доступа к калибровочному оборудованию для настройки и времени сделать хорошо документированные измерения. Если у вас есть такая возможность, пожалуйста, сообщите результаты!

7.1. Примеры полевого использования

• Solar and Pedal powered Internet «cafe» and community network at the Big Green Gathering — 2002
• Radio webcasting from the Big Chill — 2002
• Internet enabled pedal rickshaw — 2003

8. Предупреждение

Не смотря на тот факт, что антенна работает действительно очень хорошо, никто не надевал свой лабораторный халат и не делал каких-либо заумных тестов с этой «самоделкой», и конечно же производители оборудования рекомендуют не делать чего-либо, что они не рекомендуют. Или же подсоединять оборудование других производителей к их оборудованию. Ну конечно же. Сигарета на фотографии показана исключительно для масштаба. Даже не пробуйте ее закурить.

9. Справочные данные и ссылки

• Antennas for VHF and UHF — I.D.Poole — Babani Publishing — ISBN 0-85934-246-8

mail: spacepleb -at- psand.net)

2E3B (два элемента три диапазона)

Работая в эфире в полевых условиях (соревнования, отдых и пр.), радиолюбители обычно используют простые антенны GP, IV, LW и т. д. Но не исключено, что многие, как и я, задавались целью применить что-то более эффективное, например, направленную антенну. При этом она должна быть лёгкая в перевозке и не сложная в установке...

Свой поиск подходящего варианта я начал с повторения антенны "SPIDER BEAM" ("ПАУК") от DF4SA . Отличная проверенная конструкция, которая достаточно подробно описана для самостоятельного изготовления и которую, в принципе, можно купить. Однако сборка и подъём этого "паука" в поле заняли около 3 ч 40 мин. К тому же приобретённые для изготовления несущей конструкции антенны четыре китайских удилища длиной 6 м и обрезанные до требуемых пяти явно не подходили для неё. Они изгибались как "змеи" в разных местах, и их следовало бы заменить более прочными, более толстыми удилищами или стеклопластиковыми трубами. Но это как-то не вписывалось тогда в мои планы, хотелось чего-нибудь "направленного" попроще и полегче.

Дальнейшие поиски продолжались с помощью компьютерной программы "MMANA". Самая простая и малогабаритная направленная трёхдиапазонная проволочная антенна конструкции VK2ABQ , очень давно описанная, не обладала в "моделировщике" выразительной диаграммой направленности и соответственно усилением, хотя и была вполне работоспособной. Также простая и приличная по всем параметрам антенна "MOXON" тоже вполне удовлетворяла, но для "нижнего" диапазона 14 МГц требовались несущие элементы длиной более четырёх метров. К тому же большинство попавшихся мне описаний "MOXON""-ов были либо однодиапазонными, либо совмещёнными с другими, не подходящими для меня диапазонами. А мне нужна была антенна, работающая на 14, 21 и 28 МГц.

И наконец, после нескольких часов работы с программой была смоделирована проволочная двухэлементная трёхдиапазонная антенна - нечто среднее между "VK2ABQ" и "MOXON". Я назвал её 2E3B (два элемента три диапазона)...

Забегая вперёд, скажу, что многократные испытания антенны в полевых условиях подтвердили её полную работоспособность. В сравнении с GP она давала выигрыш 1...3 балла по S-метру на разных дистанциях, хорошо "вырезала" шумы от близко расположенного города, а станции из W или JA отвечали на 10 Вт практически с первого раза.

Чертёж антенны приведён на рис. 1. Её конструкция - классическая для антенн этого типа. Она состоит из четырёх стеклопластиковых распорок ("паука"), поддерживающих в пространстве на требуемых расстояниях элементы трёх проволочных антенн "волновой канал", а также крестовины - узла крепления распорок к мачте. Активные элементы антенны - это три отдельных диполя, соединённых в одной общей точке питания.

Рис. 1. Чертёж антенны

Указанные на чертеже размеры вибраторов и рефлекторов справедливы при изготовлении их из проводов расплетённого полевого телефонного кабеля П-274М, каждый провод которого содержит четыре медные и три стальные проволоки, заключённые в полиэтиленовую изоляцию. Можно изготовить элементы антенны и из медного неизолированного провода диаметром 1,2...1,5 мм, увеличив их длину на 3,5 %. Однако лучше подходит "полёвка", которая легче медного провода и к тому же меньше вытягивается, что немаловажно для сохранения настройки антенны.

Вариантов выполнения крестовины множество, один из них можно подсмотреть в описании антенны "SPIDER BEAM". Мой первый вариант крестовины был сделан из двух дюралевых равнополочных уголков 30x30 мм с толщиной стенки 3 мм и длиной 60 см. В центре каждого устанавливалась U-образная скоба с резьбой на концах, с помощью которой уголок крепился к мачте. Уголки располагались на мачте один над другим и прочно держали распорки на протяжении нескольких выездов в поле. Но у узла был и один недостаток. Каждый раз при сборке антенны требовалось устанавливать по шаблону угол "крестовины" (72°), который при затягивании U-скоб постоянно пытался "улизнуть". Впоследствии этот узел был доработан, и уголки были надёжно закреплены винтами М6 на общей четырёхмиллиметровой дюралюминиевой пластине размерами 70x130 мм. Вид узла представлен на фотографии рис. 2.

Рис. 2. Вид узла

Каждая распорка (удилище) крепится к крестовине с помощью двух червячных хомутов. В местах установки хомутов распорка предварительно обмотана резиновой лентой, вырезанной, например, из негодной велокамеры. А резиновая лента, в свою очередь, закреплена посредством нескольких витков ПХВ-изоленты.

Чтобы упростить и ускорить сборку антенны, очень важно разметить на распорках (например, краской разных цветов) точки крепления её активных элементов. Способы крепления здесь могут быть разные - хомуты, липкая лента, пластиковые стяжки, защёлки и т. д. Главное, чтобы выбранный способ обеспечивал невозможность перемещения проволочного элемента по распорке. У меня в этих местах дополнительно просверлены отверстия диаметром 2,5 мм, через которые при сборке антенны пропускаются отрезки миллиметрового эмалированного медного провода. Концы этого провода загибаются вверх и перекручиваются друг с другом, образуя небольшие хомутики для крепления элементов антенны в местах перегиба.

На рис. 3 представлены чертежи вибратора, рефлектора и линии питания. Размеры вибраторов и рефлекторов, а также положение меток, где проволочные элементы сгибаются и крепятся к распоркам, указаны в табл. 1 и табл. 2 соответственно. Как уже отмечалось, совместно с метками на распорках это упрощает и ускоряет сборку антенны, обеспечивая конструкции симметричность. Следует учесть, что в табл. 1 указана только половина длины диполя. Вторая половина аналогична.

Рис. 3. Чертежи вибратора, рефлектора и линии питания

Таблица 1

МГц	А, м	В, м	С, м

Таблица 2

	А, (м	В, D, м	С, м

На концах элементов образованы петли, закреплённые с помощью проволочных бандажей. В петли при сборке пропускается леска, которая стягивает концы элементов друг с другом. Бандажи и метки на проводах элементов выполнены плотной намоткой четырёх витков медной проволоки диаметром 1 мм.

На вибраторах с одной стороны вместо петель припаяны кольцевые клеммные наконечники под винты М4. С помощью наконечников вибраторы одноимённых диапазонов крепятся к изоляторам, образуя полноценные диполи (вибраторы диапазона 28 МГц крепятся к плате "балуна").

Линии питания также выполнены проводом П-274М и удерживаются параллельно друг к другу в непосредственной близости отрезками термоусаживаемой трубки. При этом ухудшения КСВ по диапазонам не отмечается. Главное, не допускать перекручивания линий, иначе работа антенны нарушится. К концам проводов линий также припаяны кольцевые клеммы под винты М4, а на плате изоляторов установлены винты М4 с гайками для крепления половинок вибраторов и линий питания.

Длина провода для вибраторов берётся на 10...15 см больше, образуя отводы для настройки антенны. Укорачивая их длину, можно точнее найти минимум КСВ в нужном участке диапазона. Антенна оказалась не слишком узкополосной, как предполагалось. Поэтому эффект от регулировки их длины выражен незначительно. Но так как кусать проводник легче, чем наращивать, решено было их оставить. В итоге от первоначальной длины 10...15 см на моей антенне остались отрезки длиной 4...5 см. Если настройкой антенны заниматься нет желания или возможности, рекомендую сразу укоротить их по длине до 5 см. Думаю, что КСВ в этом случае не превысит значения 2 ни на одном из диапазонов.

Пайка кольцевых наконечников к проводу П-274М обычно не вызывает проблем, если провод не старый (не потемневший). Пайку следует производить быстро, с достаточным количеством флюса, так как изоляция быстро плавится. Не лишними будут здесь и разноцветные термоусаживаемые трубки. Это поможет при сборке антенны не перепутать элементы одноимённых диапазонов и линий питания (их длины несколько отличаются) и сэкономит время.

Изоляторы размерами 20x40 мм и плата "балуна" размерами 50x90 мм выполнены из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Их эскизы представлены на рис. 4. Для снятия статических зарядов на плате "балуна" параллельно зажимам питания установлен резистор МЛТ-2 100 кОм. "Балун" и кабель питания крепятся к плате пластиковыми стяжками. Намотка "балуна" выполнена классически - 5+5 витков кабелем RG-58 C/U на противоположных сторонах ферритового кольцевого магнито-провода FT-140-61 фирмы Amidon. Можно, наверное, применить и отечественный магнитопровод проницаемостью 200...600 соответствующего типоразмера.

Рис. 4. Эскизы изоляторов и плата "балуна"

У одной из обмоток в качестве вывода оставлен отрезок кабеля длиной около 1,2 м, к которому припаян разъём SO-239. Он механически крепится вверху мачты так, чтобы "сползание" было невозможным. Разъём служит для подсоединения к более толстому кабелю (к примеру, RG-213), идущему вниз к трансиверу. Применение тонкого кабеля от "балуна" к мачте вызвано стремлением уменьшить массу и соответственно провисание вибраторов в центре. С другой стороны, потери в тонком кабеле достигают 1 дБ на частоте 28 МГц уже при длине около 10 м, и применять его в качестве полной длины фидера к трансиверу чревато потерями. Можно, конечно, использовать дополнительную распорку длиной около 1,2 м от мачты к плате "балуна". Тогда более толстый кабель может быть подведён непосредственно к "балуну", где целесообразно, в этом случае,установить ВЧ-разъём.

Сборку антенны лучше всего производить на короткой вертикальной мачте (1,5...2 м), надёжно закреплённой в основании. Очень удобно, если это будет первое "колено" выдвижной мачты. Установив распорки, закрепляют рефлектор и вибратор диапазона 28 МГц, затем диапазона 21 МГц и последним - 14 МГц. Подсоединив концы вибраторов к изоляторам (вибратор 28 МГц - к "балуну"), производят подключение питающих линий. После этого слегка подтягивают (лучше всего одновременно, с обеих сторон) и связывают концы однодиапазонных элементов леской. В этой операции главное не переусердствовать - не изогнуть удилища и не оставить элементы антенны свисающими. Кстати, как показала практика, при разборке антенны эти же куски лески лучше отвязывать только с одной стороны, что упростит последующую сборку (или изготовить эти соединения на основе мини-карабинов). Чтобы концы удилищ не провисали, их можно подтянуть с помощью лески или шнура к выступающей вверх на 0,5... 1 м трубе мачты.

На сборку и установку антенны требуется менее двух часов. Для распорок подходят четыре удилища длиной 5...6 м из стеклопластика (или стеклопластиковые трубы), обрезанные до длины 3,7 м. Масса антенны с полотнами, выполненными из полевого провода П-274М (без мачты и кабеля питания), чуть больше 3 кг, поэтому её легко можно поднять в одиночку на лёгкой выдвижной мачте. Для вращения антенны, при необходимости, можно применить недорогое поворотное устройство для ТВ-антенн. Как показала практика, антенна довольно хорошо работает, чётко проявляя свою направленность, уже на высоте около восьми метров, поэтому её параметры в табл. 3, взятые из программы "MMANA", приведены для этой высоты установки над "средней" по проводимости землёй. Понятно, что чем выше, тем лучше, но для полевых условий вряд ли подходит большая и тяжёлая мачта.Вперёд/вбок (dB)

Полоса частот при КСВ=2, кГц

Идея создания очень легкой и портативной направленной KB антенны, изготовленной из проволоки и растягиваемой между телескопическими стекло-пластиковыми удилищами, хоть и не нова, но все чаще привлекает внимание радиолюбителей. Немецкий коротковолновик Корнелиус Поль (DF4SA) предложил вариант конструкции, в которой на одной раме из четырех удилищ размещены три проволочные антенны "волновой канал" - две трехэлементные на диапазоны 20 и 15 метров и одна четырехэлементная на диапазон 10 метров. Антенна, несмотря на портативность и небольшой вес, имеет очень хорошие характеристики по КНД и диаграмме направленности. Интерес к антенне DF4SA большой, поэтому с разрешения ее создателя мы приводим описание "Спайдера".

Введение. "Спайдер" ("Паук") - это полноразмерная трехдиапазонная, очень легкая антенна, построенная из стекло-пластиковых удочек и проволоки. Полный вес антенны около 5,5 кг делает ее идеально подходящей для использования в полевых условиях. Фотография антенны, поднятой на десятиметровой алюминиевой мачте, показана на рис. 1.

Для антенны годятся любые легкие телескопические мачты и поворотные устройства от телевизионных антенн. Ветровые нагрузки на антенну невелики. Она легко собирается и устанавливается одним человеком. Габарит сложенной и упакованной антенны не превосходит 1,2 м. Упрощенный (директоры и рефлекторы в одной плоскости) эскиз ее конструкции представлен на рис. 2.

По выигрышу (усилению) G и отношению излучений вперед/назад (F/B) "Спайдер" не уступает другим полноразмерным антеннам, в том числе и стационарным. Допустимая мощность излучения в непрерывном режиме составляет 2 кВт. Основные данные антенны приведены в таблице 1.

Главная задача при установке антенны - зто поднять ее на максимально возможную высоту. Антенны даже с малым выигрышем, поднятые на большую высоту, дают лучший сигнал, чем антенны с большим выигрышем, но установленные на малой высоте. Малый вес "Спайдера" облегчает его подъем на большую высоту. Упрощается и выбор оптимального места установки. Антенну удобно использовать в путешествиях, устанавливать на вершинах окрестных гор, на островах, башнях замков и маяков и даже на любой крыше. Этим антенна выгодно отличается от обычных тяжелых трехдиапазонных "бимов".

Сборка антенны проста, в конструкции не используются какие-либо особые сложные элементы. Отсутствие процедуры настройки делает антенну доступной для новичков. Стоимость материалов для изготовления антенны невелика, и можно еще сэкономить на мачте и поворотном устройстве.

Разработке антенны способствовало знакомство с оригинальным и изящным решением Дика Берда (G4ZU), предложившего свою "Птичью Яги" - трехэлементную антенну "волновой канал" с V-образно изогнутыми проволочными директором и рефлектором. Ее называют еще "Лук и стрела". Однако в литературе не было описаний многодиапазонных конструкций, поэтому DF4SA пришлось взяться за самостоятельную разработку. После бесчисленных попыток компьютерного моделирования, наконец, удалось получить виртуальную антенну, удовлетворяющую поставленным требованиям.

Оставались конструктивные, механические проблемы: антенна должна была быть легкой, но жесткой, обеспечивать защиту от влаги, иметь повторяющиеся электрические характеристики независимо от того, сколько раз ее собирали и разбирали. Сборка не должна была быть сложной и требовать каких-то особых инструментов. Все эти требования были выполнены, и автор получил большое удовольствие, наблюдая, как антенна легко вынесла жестокий шторм при работе из СТЗЕЕ во время CQ WW CW CONTEST 2002 года.

Основные принципы построения антенны . "Спайдер" - это волновой канал для диапазонов 10, 15 и 20 метров. Она образована тремя как бы вложенными одна в другую проволочными антеннами, растянутыми на общей крестовине ("пауке") из стеклопластика. Эти антенны, в свою очередь, содержат три элемента для диапазона 20 метров, три элемента для диапазона 15 метров и четыре элемента для диапазона 10 метров.

Активный элемент антенны состоит из трех индивидуальных диполей для диапазонов 20, 15 и 10 метров, соединенных между собой лишь в точке питания. В результате никаких катушек или контуров ("трапов") в конструкции антенны не используется. Для перехода от несимметричного коаксиального кабеля к симметричному диполю использовано несложное и широкополосное дроссельное устройство, предложенное W2DU. Это делает систему питания очень простой и надежной. Никаких фазирующих линий или иных согласующих устройств не требуется.

Общий эскиз антенны (вид сверху) и установочные размеры элементов (в сантиметрах) показаны на рис. 3.

Длины проводов (в сантиметрах) пассивных элементов антенны приведены в таблице 2.

Необходимо заметить, что указанные данные справедливы лишь при изготовлении антенны из медного или омедненного провода диаметром 1 мм без изоляции. Другие типы проводов, особенно изолированных, потребуют некоторой коррекции размеров элементов, что связано с изменением коэффициента укорочения, зависящего, в свою очередь, от скорости распространения волн вдоль провода. Коррекция может оказаться необходимой и при использовании изоляторов на концах проводов антенны.

Выдержать точные размеры антенны при ее изготовлении очень важно. Ошибка даже в один сантиметр (!) приведет к изменению параметров. Из сказанного следует, что провода антенны не должны вытягиваться под нагрузкой. Лучше всего использовать омедненную стальную проволоку, данные о которой можно найти в . Когда первый экземпляр антенны был выполнен из обычного мягкого медного провода с эмалевой изоляцией, некоторые элементы при сборке-разборке антенны вытягивались даже на 10 см, отчего резонансные частоты "уходили" и диаграмма направленности ухудшалась. Особенно страдало отношение излучений вперед/назад.

Конструкция активного элемента показана на рис. 4. Он состоит из трех диполей, которые должны быть расположены в вертикальной плоскости, строго один над другим. Также как и в случае других многодиапазонных диполей, чем дальше они расположены друг от друга, тем меньше их взаимодействие.

Расстояние между верхним диполем диапазона 20 метров и нижним диполем диапазона 10 метров должно быть около 50 см. Также важно, чтобы диполь диапазона 10 метров был протянут хотя бы в нескольких сантиметрах от стеклопластиковой несущей трубы. В противном случае КСВ может несколько изменяться, когда стеклопластиковое удилище станет мокрым от дождя. Длины диполей (в сантиметрах) даны в таблице 3.

Симметрирующее устройство ("балун") может быть очень простым, поскольку входное сопротивление антенны в точках питания уже близко к 50 омам. Следовательно, никакого согласования сопротивлений не требуется. Все, что нужно, это перейти от несимметричного коаксиального кабеля питания к симметричной антенне. Поэтому вместо того тороидального трансформатора оказалось возможным применить в этой антенне простой дроссель из коаксиального кабеля.

Простейшая версия дросселя из коаксиального кабеля - катушка из нескольких витков (5... 10) непосредственно около точки питания. Однако работа такого дросселя сильно зависит от частоты, типа самого кабеля, диаметра и длины катушки. Другая проблема возникает, если диаметр намотки меньше допустимого для данного типа кабеля - со временем параметры кабеля ухудшаются.

Гораздо лучшее решение - использовать коаксиальный дроссель, описанный W2DU . Надо взять отрезок тонкого коаксиального кабеля и надеть на его внешнюю изоляцию несколько (от 16 до 50, в зависимости от типа) ферритовых колец, которые эффективно увеличивают полное сопротивление для токов, текущих по внешней поверхности оплетки. В результате чего эти токи значительно уменьшаются. Если использовать отрезок кабеля с фторопластовой (тефлоновой) изоляцией, то допустимая мощность, подводимая к антенне, может достигать двух киловатт.

Отрезок кабеля с надетыми на него ферритовыми кольцами помещается в водонепроницаемую коробку, выполненную из коробчатого пластикового профиля с крышкой. На одном конце коробки монтируется стандартный кабельный разъем типа S0239, на другом - два болта для подсоединения половинок активного элемента. Конструкция симметрирующего устройства со снятой крышкой показана на рис. 5.

Устройство выполняет и еще одну функцию: прикрепленное к мачте, оно приподнимает точку питания активного элемента над центральным соединением несущих стеклопластиковых элементов.

Конструкция антенны . Ее основой служит центральное соединение, показанное на рис. 6.

Оно изготавливается из двух квадратных пластин листового дюралюминия и четырех отрезков труб (рис. 7), в которые вставляются несущие стеклопластиковые элементы.

Трубы зажимаются между пластинами восемью винтами, продолговатые отверстия в пластинах позволяют отрегулировать соединение под конкретный диаметр мачты, который может быть от 30 до 60 мм. Соединение дополнительно жестко крепится к мачте отрезком П-образного дюралюминиевого профиля (он прикреплен двумя болтами к верхней пластине) и U-образным хомутом с гайками. Конструкция центрального узла обеспечивает расположение центра тяжести антенны точно по оси мачты, что уменьшает нагрузки на мачту и поворотное устройство.

Несущие стеклопластиковые элементы длиной по 5 м представляют собой нижние секции девятиметровых стеклопластиковых удилищ. Для придания жесткости всей несущей конструкции использован ряд растяжек, изготовленных из кевларовой струны диаметром 1,5 мм - метод, хорошо известный со времен парусного флота. Струна выдерживает на разрыв до 150 кг. Кевлар хорош тем, что он практически не растягивается, и антенна сохраняет свою форму при вращении и при значительных ветровых нагрузках. Конфигурация растяжек показана на рис. 8. Для их крепления рекомендуется использовать парусные узлы, которые хорошо держат нагрузку и легко развязываются при демонтаже антенны.

После сборки несущей конструкции к ней легко и быстро присоединяются проволочные элементы. В местах их изгиба, а также на концах, на элементы надеваются короткие отрезки пластиковых изоляционных трубочек.

Результаты и технические данные . Антенна была поднята на десятиметровой мачте в открытом месте, и ее параметры были тщательно измерены. Оказалось, что использованные омедненные стальные провода диаметром 1 мм не требуют введения коэффициента укорочения, и данные, полученные при компьютерном моделировании, можно использовать непосредственно при изготовлении антенны. Оказалось также, что изоляторы на концах проводов (полиамидные трубочки длиной 4 см, заполненные эпоксидной смолой) заметно влияют на резонансную частоту элементов, понижая ее примерно на 100...200 кГц. Этот эффект надо принимать во внимание, соответственно укорачивая провода.

Результаты измерений выигрыша и отношения излучений вперед/назад и вперед/вбок приведены в таблице 4. Значения выигрыша приведены относительно изотропного излучателя, а в скобках - относительно диполя. Получены примерно такие же значения, как и для типовой современной трехдиапазонной антенны с длиной несущей траверсы (бума) 6...7 м.

Значения отношения излучений вперед/вбок несколько меньше, зто обусловлено тем, что активные элементы не лежат в одной горизонтальной плоскости с пассивными. Однако в этом есть и некоторое достоинство: при поиске по диапазону оператор, хотя и слабо, но слышит сигналы, приходящие с других направлений.

В качестве примера на рис. 9,а приведены диаграммы направленности антенны на частоте 14,12 МГц в азимутальной и вертикальной плоскостях, рассчитанные с помощью программы моделирования антенн NEC. Расчет произведен для высоты установки антенны 10м над поверхностью Земли. На рис. 9,б даны аналогичные диаграммы направленности при установке антенны на высоте 20 м. Графики рис. 9,в показывают зависимости выигрыша и отношения излучений вперед/назад от частоты.

При полевой работе в различных экспедициях "Спайдер" полностью оправдал возлагавшиеся на него надежды.

Дальнейшую информацию об антенне и подробное описание технологии ее изготовления можно найти на сайте DF4SA . Некоторые полезные обсуждения конструкции, а также перевод описания на другие языки имеются на сайте . Антенна моделировалась и с помощью программы моделирования антенн MMANA. Полученные результаты мало отличаются от приведенных выше.

Литература

1. dx-wire.de.
2. Walter М. М., W2DU QST, 1983, № 3.
3. qsl.net/df4sa/index_spider.htm.
4. groups.yahoo.com/group/spiderbeam

Смотрите другие статьи раздела .

Давно хотелось заиметь хорошую направленную антенну, однако, как обычно, то слишком сложно, то малоэффективно, то непрочно, ну а хорошая фирменная - еще и весьма недешево.

Из всего многообразия антенн давно привлекала конструкция многодиапазонной антенны на базе знаменитой JungleJob от еще более знаменитого Дика Бирда. Эта конструкция антенны получившая звучное название "spider" - паук, является одной из самых популярных на сегодняшний день, как и ее многочисленные модификации.

Но классический спайдер меня не устраивал по двум причинам. Во-первых, уж слишком компромиссными получались его параметры, если судить по различным файлам MMANA, попадавшимся в интернете. Второе, это то, что создание механически прочной антенны, способной выдержать наши степные ветры, не тормозящиеся ни об одно препятствие, кроме мачт и антенн, требовало несколько более серьезных подходов к выбору материала, нежели китайские удочки. Печальный опыт такой конструкции поломавшейся в первые же дни зимы у моего товарища, не располагал к экспериментам. Конечно, можно было выписать толстостенные стеклопластиковые трубы в одной из
фирм, предлагающих такие наборы, но... Были соображения и технологического порядка, вытекающие из закладываемых электрических параметров, например, полосы пропускания.

Вобщем, было решено попробовать рассчитать полностью металлический вариант антенны. Первые результаты совершенно не понравились. Я не фанат MMANA, поэтому больше полагался на ее автоматизированные способности оптимизации, пока не прочитал на у Игоря Гончаренко, что MMANA конечно многое умеет, но творчески мыслить пока еще не обучена.)))
Пришлось вручную покомбинировать с элементами и только потом оптимизировать программой.

В результате я получил именно то, что хотел. Механически прочную антенну, с неплохими параметрами, которые практически полностью совпали с реальными результатами. Не обошлось без ложки дегтя, но об этом позже.

Антенна на мачте:

Результаты расчета на MMANA:

И о "дегте". К сожалению, не удалось получить расчетное значение КСВ на диапазоне 10 метров, несмотря на резонанс, КСВ завышено. С этим явлением еще предстоит разобраться, первичный анализ ничего не выявил.
На 15 и 20 метров результаты совпали с расчетными. Работа антенны очень понравилась, ведет себя прекрасно.
Отдельное TNX RV3LE, за его отличный совет, как из обычной медной проволоки сделать настоящее, не растягивающееся антенное полотно.

Как то так вышло, как говорят слово за слово, у нас в деревне поднялся спор какая же антенна эффективнее - более простой конструктивно спайдер или "зигзагообразный" гексабим. С простыми антеннами типа Yagi-fishing (огородно-полевая) всё ясно:-), А тут как быть? Для доказательности тезиса о том, что эффективнее та антенна, чьи "провода прямее", придется пристегнуть науку. Формула электротехники, определяющая напряжение наведённое в проводнике элемента антенны в общем виде следующая: ЭДС=В*L*v*sin a.

(B-магнитная индукция, L - длина, v-скорость, а(альфа)=угол под которым находится проводник к направлению наводимой эдс, sin а рад=соответсвенно углу) . Тоесть при прочих равных нас будет интересовать завсисмость изменения наведённой ЭДС от длинны проводника (элемента антенны) и угла, под которым он находится к направлению принимаемого сигнала. В общем случае и длинна проводников равная, но в связи с тем, что они "изогнуты" по разному проанализируем и длинну. Для примера на директорах 20-ти метрового диапазона.
Итак, сначала спайдер. Исходя из геометрии чертежа очевидно, что вибратор по всей своей длинне расположен под углом 45 градусов к направлению с которого приходит сигнал. Нас интересует только относительная (в нашем случае относительно гексабима) величина, так как все параметры кроме длинны и соответствующего этому участку длинны углу будут одинаковы для обоих антенн. Назовём её условно К. Длинну обоих элементов принимаем тоже за 1. Тогда для спайдера в котором элемент по всей его длинне расположен под углом 45 градусов с сигналу К =1*sin45, что составит величину 0,707 от единицы в случае если бы проводник по всей длинне был перпендикулярен приходящей радиоволне. И это без учёта того, что половина длинны директора не находится на оптимальном расстоянии от вибратора. Более того, в связи с формой вибратора, он значительно выдвинут вперед относительно места где должен был бы находится для обеспечения максимально возможного усиления антенны. Введём второй условный коэффициент "n " равный 0,75 по отношению к обычному волновому каналу, в котором директор находится на оптимальном расстоянии от вибратора. Получаем окончательное значение К для "паука" =0,707*0,75 = 0,530 В случае с гексабимом всё сложнее. Если бы не зигзаг в центре элемента, его можно было бы аппроксимировать к "пауку" без особых сложностей, но "зигзаг есть:-(

Более тогго, мы видим что в зигзаге по крайней мере половина длинны (4,9 м или 0,49 от общей длинны) находится под углом около 30 градусов к направлению ЭДС. Оставшаяся часть - 0,52 общей длинны под углом в 45 градусов. Тогда для гексабима К =0,49*sin30+0,51*sin45 или в цифрах 0,51*0,707+0,49*0,5=0,606:-(Но директор гексабима находится на оптимальном расстоянии от вибратора, поэтому второй коэффициент n принимаем за 1 и тогда окончательное значение К для гексабима составит 0,606 против 0,530 у спайдера. Немного, не правда ли? А если учесть что вибратор у паука полноразмерный, но в связи с конструкцией составляет 9,94 м, а у гексабима укороченный с ёмкостной нагрузкой, но 10,42 метра, то коэффициент "полезности" у гексабима следует увеличить на реальное отношение длинн, тоесть окончательное соотношение выдуманных нами коэффициентов составит 0,701 у гексабима против 0,530 у спайдера.

В процентах по сравнению с полноразмерной (даже проволочной) Yagi это 70,1% и 53%. Несложно подсчитать, что для спайдера это примерно соответствует усилению "нормальной" 2-х элементной Яги. Если она простая и проволочная , то возникает вопрос о целесообразности изготовления трёх изогнутых элементов. С гексабимом ненамного лучше.

При сравнении параметров заявленных производителями убеждаемся, что чудес не бывает и проанализированные нами свойства этих антенн находят подтверждение при их моделировании в МНЯМЕ. Коэффициент усиления спайдера (паука) - 4,3 дБд, а у гексабима 5,0 дБд. В этом приблизительном анализе мы рассмотрели самые неудобные элементы - самые изогнутые. Если сравнить элементы этих же антенн на более высокочастотные диапазоны, то мы без труда заметим, что эффективность этих элементов будет гораздо выше в связи с тем, что большая часть их длины перпендикулярна направлению с которого приходит сигнал. А нельзя ли "деформировать" элементы проволочных антенн по другому? Как нибудь эффективнее? Понятно, что то, к чему нужно стремиться - расположение проволочных элементов паралельно друг другу на максимально возможной их протяженности, перпендикулярно направлению на сигнал и на оптимальном расстоянии один от другого. То есть стандартная полноразмерная антенна Удя-Яги на соответствующий диапазон. :-) Понятно, что сначала следует оценить механические возможности. Спайдер выигрывает однозначно в связи с большей длиной удочек и их меньшим количеством. Если расположить удилища (шесты) не под углом в 90 градусов, а гораздо большим, например 120, то становиться возможным получить продукт нелинейного преобразования спайдера в гексабим:-). А точнее в третий класс - эдакий конёк-горбунок.
Из рисунка видно, что это спайдер, максимально приближенный к гексабиму в соответствии с изложенной выше теоретической концепции. И вообще он в таком виде становится очень похожим на MOXON. Но тем не менее это проволочная трёхэлементная антенна Уда-Яги с укороченным вибратором с ёмкостной нагрузкой, а "излишки" длинны рефлектора и директора загнуты вдоль удилищ чтобы избежать расположения в пространстве паралельно направлению распространения сигнала, когда наводимая ЭДС будет равна 0. Обращаю ваше внимание, что это не ёмкостная нагрузка, а изогнутая часть резонансного элемента. Более "строгие" геометрические формы делают антенну более прогнозируемой при масштабировании её размеров для других диапазонов. Совершенно прозрачная "похожесть" на гексабим даёт возможность предположить, что КНД и усиление антенны будет несколько лучше, чем у гексабима. Предполагаемый КУ конечно будет ниже расчётного, но выше чем у гексабима, например RR-33, и поэтому с осторожной уверенностью можно предположить что это будет около 7-8 дБд. КСВ, естественно. также будет близким к единице, но, точно так же как и в спайдере и гексабиме, только на протяжении коротких участков диапазона. За всё приходиться платить:-(Но, оценивая затраты и вес конструкции, следует признать, что соотношение затраты/результат для домашнего исполнения очень хорошее. Следует отметить что в связи с тем, что кабелем запитан один вибратор, КСВ подиапазону более монотонный, т.е. по краям диапазона изменяется не так резко как, например, у RR-33 .
"Подвесной", неповоротный вариант, такой антенны на диапазон 20 метров несколько лет использовался мною на даче и на дальних трассах по оценкам корреспондентов давал выигрыш в 1-2 балла. К сожалению на небольших расстояниях эта разница почему то была меньше (по крайней мере по оценке UT0RW - расстояние 50 км) Но всё разваливалось при попытке реализовать трёхдиапазонный переключаемый вариант: элементы подиапазонно начинали играть роль рефлекторов вместо директоров:=) От идеи пришлось отказаться. По крайней мере тогда.

Но самое главное в том, что если согласиться с некоторой "кривизной" из-за провисания и сделать размер удилищ по 8,4 метра, то возможно исполнение антенны на диапазон 7 мгц! Прикиньте - 3 элемента на 40! Удилища придётся скорее всего подвязывать, но всё-таки! :-) Признаюсь: такого я еще не делал! В таблице ниже размеры в метрах. Автор расчётов - Мартин Хидман SM0DTK. Моделирование производилось программой 4NEC2, посмотрите в интернете её возможности. Он отмечает высокую повторяемость реальных построений и их соответствие проектным размерам. У него всё совпало с коэффициентом 1,07. Реальные размеры больше проектных только в 1,07 раза. Конечно, для однодиапазонной антенны, может это и неудивительно, но возможность иметь усиление 8 дБ на 40 метрах с такой лёгкостью впечатляет.

Band	A	В	С	D	E	F	G	H	L
40	7,28	2,32	1,84	0,92	3,64	2,32	3,28	8,48	8,42
20	3,64	1,16	0,97	0,46	1,82	1,16	1,64	4,24	4,21
15	2,43	0,62	0,91	0,32	1,11	0,77	0,99	2,82	2,80
10	1,82	0,58	0,48	0,24	0,91	0,58	0,82	2,12	2,10
2	0,85	0,12	0.08	0,46	0,18	0,12	0,16	0,42	0,41