Антенна фукса на все диапазоны своими руками

Luc Pistorius (F6BQU) Перевод Николая Большакова (RA3TOX), E-mail: boniatnn.ru

Вариант согласующего устройства, показанный на Рис. 1 отличается тем, что точная настройка длины полотна антенны осуществляется с «близлежащего» конца (рядом с согласующим устройством). Это действительно очень удобно, так как невозможно заранее установить точную длину антенного полотна. Окружающая среда сделает свое дело и в итоге неминуемо изменит резонансную частоту антенной системы.

Рисунок 1 — Способ запитки антенны Фукса

В данной конструкции настройка антенны в резонанс осуществляется куском провода длиной около 1 метра. Этот кусок находится рядом с вами и удобен для подгонки антенны в резонанс.
В авторском варианте антенна установлена на садовом участке. Один конец провода заходит на чердак, второй закреплен на шесте высотой 8 метров, установленном в глубине сада. Длина антенного провода 19 м. На чердаке конец антенны соединен отрезком длиной 2 метра с согласующим устройством. Итого — общая длина антенного полотна -21 м. Противовес длиной 1 м находится вместе с СУ на чердаке дома. Таким образом вся конструкция находится под крышей и, следовательно, защищена от атмосферных стихий.
Для диапазона 7 МГц элементы устройства имеют следующие номиналы:
Cv1 = Cv2 = 150 пф;
L1 — 18 витков медного провода диаметром 1,5 мм на каркасе диаметром 30 мм (ПВХ труба);
L1 — 25 витков медного провода диаметром 1 мм на каркасе диаметром 40 мм (ПВХ труба);

Антенна Фукса

Рисунок 2 — Внешний вид согласующего устройства антенны Фукса

Основные виды приёмо-передающих антенн

Антенна длинный провод

Конструкция антенны «длинный провод» в виде длинного провода достаточно проста и не требует больших затрат. Но, к сожалению, она занимает много места, причём, чем она длиннее, тем лучше её направленность и выше усиление.

Рис.9 Антенна длинный провод

Усиление и угол распространения волны Long Wire в зависимости от длины

При соответствующем подборе размеров и питания Long Wire, такая конструкция нормально справится с функцией многодиапазонной КВ антенны.
При выборе длины луча Ротхаммель советует придерживаться следующей формулы:
l(м) = 150(n-0,05)/f(МГц) , где n — это число полуволн, укладывающихся в длине провода, а f — резонансная частота.
Тогда номограмма, определяющая усиление и сопротивление антенны, а также угол распространения волны в зависимости от длины излучателя приобретает следующий вид:

Антенна Фукса.Как из обычного провода сделать многодиапазонную антенну на короткие волны



Рис.10 Усиление и угол распространения волны Long Wire в зависимости от длины

А для наглядности приведём и диаграммы направленности антенны «длинный провод» в зависимости от длины полотна.

Диаграммы направленности антенны «длинный провод» в зависимости от длины

Рис.11 Диаграммы направленности ант. «длинный провод» в зависимости от длины

Из диаграммы направленности полуволнового вибратора (l = 0,5λ) видно, что максимум излучения направлен перпендикулярно оси антенны. С увеличением длины антенны направление основного лепестка диаграммы направленности всё больше и больше приближается к оси антенны, а одновременно увеличивается и интенсивность излучения в направлении основного лепестка.

Антенна Фукса

Довольно большой популярностью среди радиолюбителей пользуется антенна LW «длинный провод» конструкции Й. Фукса (OE1JF), которая в честь автора получила название антенна «Fuchs» (она же антенна Фукса). Её модифицированный вариант представлен на Рис.12.

Рис.12 Конструкция антенны Фукса

Антенна представляет собой провод длиной, кратной половине волны , а также трансформатор сопротивлений для согласования с передатчиком. Один конец антенны практически находится рядом с передатчиком, а второй крепится к какой-либо возвышенности, например к дереву или крыше вышестоящего здания.
Трансформатор выполняется либо на ферритовом тороидальном сердечнике (обязательно ВЧ, чтобы получить нормальный резонанс, Рис.13 слева), либо на каком-либо диэлектрическом каркасе (Рис.13 справа).

Варианты исполнения трансформатора для антенны ФуксаВарианты исполнения трансформатора для антенны Фукса
Рис.13 Варианты исполнения трансформатора для антенны Фукса

Соотношение витков обмоток трансформатора, как правило, составляет величину 1:7 – 1:10. Это соотношение обуславливает значительную величину амплитуды сигнала на вторичной обмотке трансформатора (в 7. 10 раз выше, чем с выхода передатчика или трансивера), что предъявляет жёсткие требования к параметру пробивного напряжения воздушного КПЕ. Так, к примеру, при подводимой мощности 100 Вт, напряжение на вторичной обмотке трансформатора будет составлять величину ~ 1000 В.

Трансформировать сопротивление можно и с помощью балуна. Именно конструкцию такой антенны Long Wire от Ivo Brugnera I6IBE мы подробно рассмотрели на странице – [ссылка на страницу]. Длина противовеса составляет незначительную величину и подбирается по максимуму мощности в антенне.

Важным достоинством полуволнового излучателя является то, что он может работать не только на основной частоте, соответствующей половине волны, но и на её гармониках. Т. е. провод длиной 40 метров, настроенный на 80-метровый диапазон, замечательно справится и с 40 метровым диапазоном (вместив в себя 2 полуволны) и с 30 метровым (3 полуволны), и с 20 метровым (4 полуволны), и т. д. и т. п., причём, чем больше частота, тем выше будет усиление антенны.

5. Широкополосная антенна T2FD.

Антенна T2FD (Рис.14) работает в широком диапазоне частот (отношение крайних частот 1:5) без выраженной (почти круговой) направленности в горизонтальной плоскости.

Конструкция антенны T2FD

Рис.14 Конструкция антенны T2FD

Вертикальная диаграмма направленности T2FD вытянута вверх, т. е. большая часть излучения направлена вверх, что делает антенну T2FT малопригодной для связи с DX радиостанциями.
Усиление антенны T2FD на верхних диапазонах близко усилению полуволнового диполя, на нижних частотах – несколько проигрывает диполю.

Оптимальное значение угла наклона антенны составляет 30°, но допустимо использование антенны с углом наклона от 20 до 40°.
Мощность безиндукционного нагрузочного сопротивления должна составлять величину, не меньшую, чем 35% мощности, подведённой к антенне.

В зависимости от предпочтительной полосы рабочих частот создатель антенны (W1BRK) предложил два варианта её исполнения, различающиеся размерами петлевого вибратора, а также высотой установки левого (Рис.14) её конца:
Для полосы частот 3,5. 17 МГц – B = 28,5 м, A = 0,86 м и Н = 17,1 м;
для полосы частот 7. 35 МГц – B = 14,3 м, A = 0,46 м и Н = 9,8 м.

Очевидно, что антенна, которая содержит резистивный элемент в излучателе (который как раз и обеспечивает её широкополосность), на каждом из диапазонов будет работать несколько хуже соответствующих классических однодиапазонных полуволновых вибраторов. Однако некоторые потери КПД часто оправдываются простотой конструкции выбранной многодиапазонной антенны.

Для демонстрации возможной конструкции согласующего трансформатора и резистивного элемента приведём фотографии компонентов T2FD от некоего промышленного изделия.

Балун-трансформатор сопротивлений 1:13резистивный элемент для T2FD

Рис.15 Балун-трансформатор сопротивлений 1:13 и резистивный элемент для T2FD

Балун выполнен на бинокле: 1 обмотка – 3 витка провода 0.75мм (эмалированный) подключена к разъёму, 2 обмотка – 11 витков провода 0.5мм в ПВХ изоляции подключена к антенне.

6. V-образная антенна.

Придав V-образную форму двум горизонтальным длинным проводам, можно получить симметричную направленную приёмо-передающую антенну стоячей волны с линейной поляризацией (Рис.16). По сравнению с антеннами, выполненными в виде одиночного длинного провода, можно достичь как увеличения усиления на 3дБ, так и улучшения диаграммы направленности.

V-образная антеннаV-образная антенна

Рис.16 а) V-образная антенна, б) Зависимость параметров антенны от
длины лучей

При увеличении длины составляющих антенну проводников увеличивается усиление и повышается направленность антенны. Главный луч тяготеет к биссектрисе угла раскрыва. Оптимальная величина этого угла убывает с удлинением плеча антенны (Рис.16 б).
При уменьшении угла α уменьшается и входное сопротивление антенны, и наоборот, при увеличении угла α входное сопротивление увеличивается. Также увеличивается входное сопротивление антенны при увеличении длин плеч. При очень длинных плечах входное сопротивление антенны составляет 600 Ом. В этом случае антенна может быть запитана с помощью согласованной двухпроводной воздушной линии либо балуна, изображённого на Рис.15.

Длинна плеч V-образной антенны рассчитывается по формуле: l(м) = 150(n-0,05)/f(МГц) , где n — это число поуволн, укладывающихся в длине плеча.
Внутри диапазона V-образная антенна является достаточно ширикополосной, но также может работать и в нескольких диапазонах. Так антенна, рассчитанная на 15-метровый диапазон (l=4,5λ, Ку=6,5дБ), успешно приспосабливается для работы на 10м ((l=6λ, Ку=6,5дБ) и на 20м (l=3λ, Ку=5дБ). На 40м и 80м она также сохранит работоспособность, но с меньшим усилением.

Для формирования «односторонней» диаграммы направленности в горизонтальной плоскости используются наклонные v-образные антенны (Рис.17).

V-образная антенна

Рис.17 Конструкция и диаграммы направленности наклонной V-образной
антенны

Подобные конструкции часто являются штатными антеннами военных радиостанций и имеют смещение диаграммы направленности в сторону противоположную острию буквы V.

Основные виды приёмо-передающих антенн

Антенна «длинный провод» (Long Wire, верёвка), антенна Фукса, ши- рокополосная антенна T2FD, V-образные антенны

4. Антенна «длинный провод», она же Long Wire, она же «Верёвка».

Антенна длинный провод

Конструкция антенны «длинный провод» в виде длинного провода достаточно проста и не требует больших затрат. Но, к сожалению, она занимает много места, причём, чем она длиннее, тем лучше её направленность и выше усиление.

Рис.9 Антенна длинный провод

Усиление и угол распространения волны Long Wire в зависимости от длины

При соответствующем подборе размеров и питания Long Wire, такая конструкция нормально справится с функцией многодиапазонной КВ антенны.
При выборе длины луча Ротхаммель советует придерживаться следующей формулы:
l(м) = 150(n-0,05)/f(МГц) , где n — это число полуволн, укладывающихся в длине провода, а f — резонансная частота.
Тогда номограмма, определяющая усиление и сопротивление антенны, а также угол распространения волны в зависимости от длины излучателя приобретает следующий вид:

Рис.10 Усиление и угол распространения волны Long Wire в зависимости от длины

А для наглядности приведём и диаграммы направленности антенны «длинный провод» в зависимости от длины полотна.

Диаграммы направленности антенны «длинный провод» в зависимости от длины

Рис.11 Диаграммы направленности ант. «длинный провод» в зависимости от длины

Из диаграммы направленности полуволнового вибратора (l = 0,5λ) видно, что максимум излучения направлен перпендикулярно оси антенны. С увеличением длины антенны направление основного лепестка диаграммы направленности всё больше и больше приближается к оси антенны, а одновременно увеличивается и интенсивность излучения в направлении основного лепестка.

Антенна Фукса

Довольно большой популярностью среди радиолюбителей пользуется антенна LW «длинный провод» конструкции Й. Фукса (OE1JF), которая в честь автора получила название антенна «Fuchs» (она же антенна Фукса). Её модифицированный вариант представлен на Рис.12.

Рис.12 Конструкция антенны Фукса

Антенна представляет собой провод длиной, кратной половине волны , а также трансформатор сопротивлений для согласования с передатчиком. Один конец антенны практически находится рядом с передатчиком, а второй крепится к какой-либо возвышенности, например к дереву или крыше вышестоящего здания.
Трансформатор выполняется либо на ферритовом тороидальном сердечнике (обязательно ВЧ, чтобы получить нормальный резонанс, Рис.13 слева), либо на каком-либо диэлектрическом каркасе (Рис.13 справа).

Варианты исполнения трансформатора для антенны ФуксаВарианты исполнения трансформатора для антенны Фукса
Рис.13 Варианты исполнения трансформатора для антенны Фукса

Соотношение витков обмоток трансформатора, как правило, составляет величину 1:7 – 1:10. Это соотношение обуславливает значительную величину амплитуды сигнала на вторичной обмотке трансформатора (в 7. 10 раз выше, чем с выхода передатчика или трансивера), что предъявляет жёсткие требования к параметру пробивного напряжения воздушного КПЕ. Так, к примеру, при подводимой мощности 100 Вт, напряжение на вторичной обмотке трансформатора будет составлять величину ~ 1000 В.

Трансформировать сопротивление можно и с помощью балуна. Именно конструкцию такой антенны Long Wire от Ivo Brugnera I6IBE мы подробно рассмотрели на странице – [ссылка на страницу]. Длина противовеса составляет незначительную величину и подбирается по максимуму мощности в антенне.

Важным достоинством полуволнового излучателя является то, что он может работать не только на основной частоте, соответствующей половине волны, но и на её гармониках. Т. е. провод длиной 40 метров, настроенный на 80-метровый диапазон, замечательно справится и с 40 метровым диапазоном (вместив в себя 2 полуволны) и с 30 метровым (3 полуволны), и с 20 метровым (4 полуволны), и т. д. и т. п., причём, чем больше частота, тем выше будет усиление антенны.

5. Широкополосная антенна T2FD.

Антенна T2FD (Рис.14) работает в широком диапазоне частот (отношение крайних частот 1:5) без выраженной (почти круговой) направленности в горизонтальной плоскости.

Конструкция антенны T2FD

Рис.14 Конструкция антенны T2FD

Вертикальная диаграмма направленности T2FD вытянута вверх, т. е. большая часть излучения направлена вверх, что делает антенну T2FT малопригодной для связи с DX радиостанциями.
Усиление антенны T2FD на верхних диапазонах близко усилению полуволнового диполя, на нижних частотах – несколько проигрывает диполю.

Оптимальное значение угла наклона антенны составляет 30°, но допустимо использование антенны с углом наклона от 20 до 40°.
Мощность безиндукционного нагрузочного сопротивления должна составлять величину, не меньшую, чем 35% мощности, подведённой к антенне.

В зависимости от предпочтительной полосы рабочих частот создатель антенны (W1BRK) предложил два варианта её исполнения, различающиеся размерами петлевого вибратора, а также высотой установки левого (Рис.14) её конца:
Для полосы частот 3,5. 17 МГц – B = 28,5 м, A = 0,86 м и Н = 17,1 м;
для полосы частот 7. 35 МГц – B = 14,3 м, A = 0,46 м и Н = 9,8 м.

Очевидно, что антенна, которая содержит резистивный элемент в излучателе (который как раз и обеспечивает её широкополосность), на каждом из диапазонов будет работать несколько хуже соответствующих классических однодиапазонных полуволновых вибраторов. Однако некоторые потери КПД часто оправдываются простотой конструкции выбранной многодиапазонной антенны.

Для демонстрации возможной конструкции согласующего трансформатора и резистивного элемента приведём фотографии компонентов T2FD от некоего промышленного изделия.

Балун-трансформатор сопротивлений 1:13резистивный элемент для T2FD

Рис.15 Балун-трансформатор сопротивлений 1:13 и резистивный элемент для T2FD

Балун выполнен на бинокле: 1 обмотка – 3 витка провода 0.75мм (эмалированный) подключена к разъёму, 2 обмотка – 11 витков провода 0.5мм в ПВХ изоляции подключена к антенне.

6. V-образная антенна.

Придав V-образную форму двум горизонтальным длинным проводам, можно получить симметричную направленную приёмо-передающую антенну стоячей волны с линейной поляризацией (Рис.16). По сравнению с антеннами, выполненными в виде одиночного длинного провода, можно достичь как увеличения усиления на 3дБ, так и улучшения диаграммы направленности.

V-образная антеннаV-образная антенна

Рис.16 а) V-образная антенна, б) Зависимость параметров антенны от
длины лучей

При увеличении длины составляющих антенну проводников увеличивается усиление и повышается направленность антенны. Главный луч тяготеет к биссектрисе угла раскрыва. Оптимальная величина этого угла убывает с удлинением плеча антенны (Рис.16 б).
При уменьшении угла α уменьшается и входное сопротивление антенны, и наоборот, при увеличении угла α входное сопротивление увеличивается. Также увеличивается входное сопротивление антенны при увеличении длин плеч. При очень длинных плечах входное сопротивление антенны составляет 600 Ом. В этом случае антенна может быть запитана с помощью согласованной двухпроводной воздушной линии либо балуна, изображённого на Рис.15.

Длинна плеч V-образной антенны рассчитывается по формуле: l(м) = 150(n-0,05)/f(МГц) , где n — это число поуволн, укладывающихся в длине плеча.
Внутри диапазона V-образная антенна является достаточно ширикополосной, но также может работать и в нескольких диапазонах. Так антенна, рассчитанная на 15-метровый диапазон (l=4,5λ, Ку=6,5дБ), успешно приспосабливается для работы на 10м ((l=6λ, Ку=6,5дБ) и на 20м (l=3λ, Ку=5дБ). На 40м и 80м она также сохранит работоспособность, но с меньшим усилением.

Для формирования «односторонней» диаграммы направленности в горизонтальной плоскости используются наклонные v-образные антенны (Рис.17).

V-образная антенна

Рис.17 Конструкция и диаграммы направленности наклонной V-образной
антенны

Подобные конструкции часто являются штатными антеннами военных радиостанций и имеют смещение диаграммы направленности в сторону противоположную острию буквы V.

Антенна Фукса

Антенна «Fuchs» (она же антенна Фукса) практически не известна под своим названием в радиолюбительском мире, тем не менее она была довольно широко распространена в 30-х годах прошлого века. Ее разработчик — OE1JF в свое время даже получил австрийский патент N 110357-1927. Антенна представляет собой провод длиной в полволны и трансформатор сопротивлений для согласования с передатчиком. Один конец антенны практически находится рядом с передатчиком, а второй крепится к какой-либо возвышенности, например к дереву или крыше вышестоящего здания.

Первый вариант (Рис.1) представляет собой параллельный колебательный контур с катушкой связи.

Полотно антенны одно на все диапазоны. Контур и противовес отдельные на каждый диапазон. Перед согласующем устройством кабель фидера намотан на феритовое кольцо. Рабочая полоса антенны на НЧ-диапазонах узкая, на ВЧ-диапазонах шире. При настройке подбирается длина противовеса по максимуму мощности в антенне. Устройство контурной катушки и её настройка неоднократно описывалась в литературе.

Рис. 2. Второй вариант предложил французский радиолюбитель Luc Pistorius (F6BQU).

Трансформатор выполняется на ферритовом торроидальном сердечнике. Обмотки выполнены проводом диаметром 0,5 мм в эмалевой изоляции.

Данные вторичной обмотки и конденсатора Cv приведены в таблице 1, опубликованной DL6YCG в журнале » QRP-Report» N2-1997. Количество витков катушки связи L1 от 1 до 4, в зависимости от диапазона (80м — 4 витка, 40м — 3, для верних частот — 1. 2 витка). Сначала равномерно по всему тору наматывается вторичная обмотка, а затем сверху около «заземленного» края — катушка связи.

Таблица N 1

Длина волны (м)Cv (пф)L (мкГ)T50-2T80-2T120-2T200-2
8020010,346433029
401005,232322221
301002,522211514
20502,623221514
17501,5418171211
15501,1515141010
12500,85131298
10500,64111087

Примечание: магнитная проницаемость всех ферритовых сердечников u=10, диаметр колец T50 — 12 мм, T80 — 20 мм, T120 — 30 мм, T200 — 50 мм.

Конструктивно согласующее устройство выполнено в небольшом корпусе и защищено от проницания влаги. Настройка антенны осуществляется подстройкой конденсатора Cv и подбором длины полотна антенны по минимуму КСВ. Устройство можно заземлить, как показано на рисунке 1, но можно и не делать этого. В указанную точку вместо противовеса можно включить отрезок провода длиной около 1 метра.

Второй вариант согласования показан на рис.3. По конструкции он проще и удобнее в настройке. Катушка индуктивности в этом варианте намотана на отрезке ПВХ трубы диаметром 25 мм. Конденсатор Cv должен иметь достаточный зазор между пластинами.

Рисунок 3 — Вариант согласования антенны Фукса

Учтите, что третий вариант предназначен для передатчиков с выходной мощностью до 10 Вт. Значения емкости конденсатора и числа витков катушки приведены в таблице 2. Из-за нехватки времени эта схема тестировалась только на трех диапазонах.

Таблица N 2

Длина волны (м)Cv (пф)Количество витков
(провод диаметром 1,2 мм)
403932
202719
152214

Необходимо отметить, что в антенне «Fuchs» длина полотна может быть кратна полуволне (и это желательно). Чем больше длина, тем выше коэффициент усиления антенны в фиксированном направлении. Это позволяет сделать многодиапазонный вариант антенны. Коммутацию элементов здесь можно осуществить различными вариантами — схемы коммутации зависят от фантазии и возможностей радиолюбителей.

Записки программиста

После достаточно успешного опыта с антенной EFHW, я решил попробовать альтернативный вариант запитки диполя с конца. Описанная далее конструкция известна, как антенна Фукса. Названа антенна в честь придумавшего ее в 1927 году австрийского радиолюбителя Josef Fuchs, OE1JF.

В современном исполнении антенна Фукса выглядит так (источник):

Схема антенны Фукса

Длина полотна определяет наименьшую частоту, на которой будет работать антенна. Как и EFHW, антенна Фукса является многодиапазонной. Притом, дополнительные диапазоны не обязаны быть гармониками основного диапазона. Антенна будет работать на любых частотах, для которых удастся подобрать подходящие длины противовесов при заданной длине полотна.

L1 и L2 представляют собой трансформатор, где-то от 1:49 до 1:64, как и в антенне EFHW. Собственно, трансформатор занимается тем, что согласует высокое входное сопротивление антенны с волновым сопротивлением 50 Ом коаксиального кабеля. Кроме того, L2 и Cv образуют колебательный контур с резонансной частотой около той, на которой мы собираемся работать в эфире. LC-контур, соединенный параллельно с нагрузкой, коей здесь является полотно антены, образует полосно-пропускающий фильтр. На резонансной частоте контур имеет высокий импеданс. Ток в него не течет и уходит в полотно антенны. По мере удаления от резонансной частоты, импеданс контура падает, и антенна начинает хуже излучать.

Не будет преувеличением сказать, что EFHW и антенна Фукса — в сущности, одна и та же антенна. Отличие заключается в том, что в антенне Фукса за трансформатором находится LC контур, который нужно подстраивать под конкретную частоту. В EFHW такого контура нет, поэтому антенна «одинаково плохо» работает сразу на всех диапазонах. В связи со сходством антенн, не удивительно, что антенну Фукса иногда называют антенной EFHW.

При изготовлении антенны Фукса я опирался на замечательную статью End Fed Half Wave Antenna Coupler (EFHW) британского радиолюбителя John, MØUKD. Того же, у кого ранее я подсмотрел идею модификации тюнера MFJ-971.

Чтобы покрыть как можно больше КВ-диапазонов, используя единственный КПЕ, John использовал трансформатор на воздушном сердечнике. При этом не составляет труда получить значение L2 около 1.6 мкГн, которое в сочетании с КПЕ на 15-350 пФ покроет от 40 до 10 метров:

>>> from math import sqrt, pi
>>> L = 1.6/1000/1000
>>> C1 = 15/1000/1000/1000/1000
>>> C2 = 350/1000/1000/1000/1000
>>> 1 / (2*pi*sqrt(L*C1))
32487366.718069836
>>> 1 / (2*pi*sqrt(L*C2))
6725523.865759513

При использовании ферритового кольца индуктивность L2 очень быстро растет с числом витков. Поэтому невозможно получить одновременно трансформатор 1:49-1:64 и L2, подходящее сразу для семи КВ диапазонов. Минус использования воздушного сердечника — возможность наводки магнитного поля на окружающие предметы. Теоретически, это может приводить к рассогласованию и/или росту потерь на трансформаторе, если расположить его вблизи металлических объектов.

Практика

Как это часто бывает, действовать приходится исходя из доступных материалов. Поэтому мой вариант антенны Фукса вышел несколько отличным от антенны в исполнении MØUKD.

Трансформатор было решено делать из эмалированного провода толщиной 1.5 мм, оставшегося у меня после изготовления самодельного антенного тюнера. Я собирался использовать два витка в первичной обмотке трансформатора, как это сделал MØUKD. Значит, для получения трансформатора 1:64 на вторичной обмотке нужно sqrt(64)*2 = 16 витков. При этом требуется получить 1.6 мкГн. Спрашивается, какой должен быть диаметр катушки? Мой любимый онлайн-калькулятор coil32.ru, который еще ни разу меня не обманывал, рекомендует каркас с диаметром 13 мм. Диаметр первичной обмотки должен быть чуть больше, чтобы катушки легко вставлялись одна в другую. Для первичной обмотки я использовал диаметр 20 мм.

КПЕ был использован такой же, что и в самодельном антенном тюнере. Дело в том, что я предусмотрительно заказал один запасной КПЕ. Измеренная емкость последнего составила от 26.6 пФ до 332.5 пФ. Очень плохо, потому что с такой емкостью на 12 и 10 метров (24.89-24.99 МГц и 28.0-29.7 МГц соответственно) мы не попадаем:

>>> from math import pi,sqrt
>>> L = 1.62 / 1000 / 1000
>>> C1 = 26.6 / 1000 / 1000 / 1000 / 1000
>>> C2 = 332.5 / 1000 / 1000 / 1000 / 1000
>>> 1 / (2*pi*sqrt(L*C1))
24244978.652274843
>>> 1 / (2*pi*sqrt(L*C2))
6857515.52589865

Как исправить ситуацию? Можно добавить переключатель, соединяющий последовательно с нашим КПЕ конденсатор фиксированного номинала, и тем самым понижая общую емкость. В итоге схема получилась следующей:

Схема согласующего устройства антенны Фукса

Здесь приведены идеальные номиналы компонентов. В реальности их нужно подбирать, поскольку в схеме обязательно будет паразитная емкость. Емкость C1, как уже было отмечено, изменяется от 26.6 пФ до 332.5 пФ. Но с проводами и переключателем общая емкость изменяется от 33 пФ до 359 пФ. Подобранный номинал C2 у меня составил 18 пФ. При его последовательном включении с С1 измеренная общая емкость меняется от 17 пФ до 26 пФ. Только С2 довольно быстро пробило, при условии, что он был на 3 кВ. В итоге C2 был заменен на два последовательно соединенных конденсатора номиналами 33 пФ, каждый на 3 кВ. Их суммарная емкость составила 16.2 пФ. Эти конденсаторы пока держатся.

Fun fact! Попытки добавить в антенну диапазон 80 метров путем параллельного соединения с C1 конденсатора на 1000 пФ и использованием полотна длиной 40 метров обречены на провал (проверено!). LC-контур на этом диапазоне будет иметь слишком высокую добротность (большое Q), и следовательно практически нулевую полосу. Это легко проверить, воспользовавшись SPICE-симуляцией. Заинтересованные читатели могут считать это своим домашним заданием.

Описанное выше хозяйство было упаковано таким образом:

Согласующее устройство антенны Фукса

Из подходящих корпусов в запасах был найден лишь небольшой (115 x 90 x 55 мм) пластиковый корпус, когда-то давно купленный онлайн. Для фиксации L1 и L2 внутри корпуса я не придумал ничего лучше, чем залить их эпоксидным клеем. КПЕ немного не помещался. Опять-таки, я не придумал ничего лучше, чем сделать квадратное отверстие в одной из стенок корпуса, вкорячить КПЕ, а затем залить щели эпоксидкой. Вышло не так уж и плохо. Прочие компоненты — это разъем SO-239, переключатель, два конденсатора фиксированной емкости, пара «банановых» разъемов, и немного проводов, какие подвернулись по руку.

Антенна была протестирована с тем же полотом длиной 1940 см из «полевки», что ранее использовалось в EFHW. Как и в прошлой раз, антенна была развернута в форме inverted-V на телескопической удочке высотой 10 метров.

Графики КСВ получились следующие:

Графики КСВ антенны Фукса

Графики для WARC-диапазонов 30, 17 и 12 метров не привожу. Эти диапазоны узкополосные, и на них все хорошо. Питать антенну можно как напрямую от трансивера коротким кабелем RG58, так и через балун 1:1 кабелем произвольной длины. Настраивается и так и так.

Типичные результаты при питании напрямую от трансивера без балуна:

  • 40 метров — использовался противовес длиной 2 метра. Полоса антенны по уровню КСВ ≤ 2 составила 130 кГц;
  • 30 метров — противовес длиной 1 метр. КСВ на всем диапазоне не более 1.5;
  • 20 метров — противовес длиной 0.5 метра. Полоса 260 кГц по уровню КСВ ≤ 2, на всем диапазоне КСВ не превышает 2.5;
  • 17 метров — длина противовеса 0.5 метра. КСВ на всем диапазоне от 1.2 до 1.4;
  • 15 метров — без противовеса, достаточно проводов внутри корпуса. КСВ на диапазоне не более 1.7;
  • 12 метров — с последовательно соединенным конденсатором, без противовеса. КСВ на диапазоне не более 1.3;
  • 10 метров — с последовательно соединенным конденсатором, без противовеса. Полоса 720 кГц с КСВ от 1.5 до 2. На всем диапазоне КСВ не больше 3;

В качестве противовесов удобно использовать два провода длиной по 1 метру с «крокодилами» на концах. Если соединить провода вместе, получаем противовес длиной 2 метра. Если один провод отсоединить, останется противовес длиной 1 метр. Соединяем его начало и конец в петлю, получаем противовес 0.5 метра.

Тестирование антенны проводилось в SSB и FT8. В каждом из диапазонов удалось провести радиосвязи с хорошими рапортами.

Антенна Фукса имеет те же преимущества в плане запитки антенны с конца, что и EFHW. В отличие от EFHW, антенна дает выход на большее число диапазонов. Платить за это приходится ручной перестройкой антенны, а также сужением полосы в диапазонах 20 и 40 метров. Впрочем, последний дефект присущ не любой антенне Фукса, а исключительно использованной мной схеме. Отмечу, что возможность подстройки под конкретные условия (окружающие объекты, точная форма антенны, способ запитки) одновременно является и плюсом антенны.

Есть основания полагать, что антенна Фукса эффективнее EFHW. В пользу этого говорят более низкие значения КСВ, показания индикатора напряженности поля, уровень сигнала в RTL-SDR, pskreporter, а также статистика проведенных радиосвязей. Впрочем, ни один из проведенных мной тестов нельзя с абсолютной уверенностью назвать показательным. Диаграмма направленности и поляризация двух антенн могут немного различаться, принимающие станции в pskreporter распределены по миру неравномерно, объем собранных данных слишком мал, чтобы называть это «статистикой», прохождение постоянно меняется, и так далее.

Поэтому я склонен придерживаться пессимистической точки зрения, что антенна Фукса не менее эффективна, чем EFHW. И это утверждение справедливо исключительно в отношении двух имеющихся у меня экземпляров, а не классов антенн в целом.

Дополнение: Позже мною было произведено измерение потерь в СУ для антенны Фукса и EFHW. Для СУ в антенне Фукса потери составили около 0.55 dB или 12% энергии, для СУ в EFHW — около 1 dB или 20% энергии. Методика измерения описана здесь.

Дополнение: Для удобства настройки в СУ можно встроить КСВ/ваттметр. Он будет отлично смотреться с модифицированной стрелочной измерительной головкой. Как альтернативный вариант, можно воспользоваться схемой TinySWR.

Вы можете прислать свой комментарий мне на почту, или воспользоваться комментариями в Telegram-группе.

Недостатки антенны Фукса

При всех достоинствах, у антенны Фукса есть и определенные недостатки:

  • Необходимость ручной подстройки при смене диапазона
  • Потеря полосы пропускания на низких частотах
  • Невозможность использования на 160 метровом диапазоне
  • Неоднородность характеристик на разных частотах

Главный минус антенны в необходимости каждый раз подстраивать ее при смене рабочего диапазона. Это связано с узкополосностью LC-контура в согласующем устройстве.

На низких частотах (80 и 40 м) ширина полосы пропускания антенны Фукса невелика. Это ограничивает скорость передачи цифровыми видами связи в этих диапазонах.

Из-за высокой добротности контура антенну Фукса практически невозможно эффективно использовать на 160 метровом диапазоне.

Рекомендации по настройке антенны Фукса

Рассмотрим основные рекомендации по настройке антенны Фукса для достижения оптимальных характеристик:

  1. Выбрать оптимальную длину питающего коаксиального кабеля
  2. Правильно рассчитать длину вибратора
  3. Подобрать значение индуктивности в СУ
  4. Установить конденсатор нужной емкости
  5. Настроить антенну по минимуму КСВ для каждого диапазона

Следуя этим рекомендациям, можно собрать эффективную антенну Фукса своими руками и обеспечить ее оптимальную работу в эфире.

Гроза над радиовышкой ночью

Антенна Фукса. Обмен опытом

Шел уже двенадцатый час ночи, и я завалился спать. Утром меня осенило — а что, если домотать катушки? Ну, домотал. Проверил — урря, заработало!

Конструктив антенны виден на картинке.

Размеры антенны Фукса

L — 50 витков изолированного провода сечением 0,5 мм.кв. (из старого удлинителя)
Lсв — 7 витков такого же провода с отводами от каждого витка (на разных диапазонах — разная индуктивность, переключаю крокодильчиком.)
С — КПЕ-2 12/495 пф (включены только статорные пластины, ротор и корпус КПЕ изолированы от основания — корпуса от дисковода.)
Катушки мотались на отрезке пластиковой трубы диам. 50 мм. Между ними проложен слой изоленты.

АЛГОРИТМ НАСТРОЙКИ

1. В режиме приема выбрать отвод катушки связи по максимуму громкости приема.
2. Также подобрать максимум, вращая КПЕ.
3. П-контуром (или автоматическим тюнером) настроить антенну по максимуму отдачи на волномер (минимуму КСВ).
Ну вот, собственно конструктив моего СУ.

Конструкция согласующего антенны Фукса

RA3VMX /ex UB3VAD/

Info — ub3vad.ucoz.ru

Загляните в группу радиолюбителей ВК: https://vk.com/ra1ohx

Доска объявлений радиолюбителей «Купи-Продай» Присоединяйся! >>>
Поделитесь записью в своих социальных сетях!

  • Наклонная антенна Фукса длиной 40 м
  • Конструкция балуна 9:1 для антенны Long Wire
  • The W3EDP — Antenna
  • Простая антенна
  • Антенна на 1,8 и 7 МГц
  • Простая однодиапазонная антенна
  • Практический простой многодиапазонный вариант LW
  • Простое согласование антенны LW / длинный провод
  • Многодиапазонная КВ антенна
  • КВ антенна из куска провода

Антенна фукса схема и описание

После длительных экспериментов с антенной типа Луч Длинный провод, Long Wire , решил поделиться своими результатами на страницах сайта В сети представлен один из вариантов антенны Фукса:.

Новости СМИ2. Награды: 0 Репутация: 1 Статус: Offline. Награды: 1 Репутация: 24 Статус: Offline. Прикрепления:

Многодиапазонная

Согласование антенны Фукса

ВТОРАЯ ЖИЗНЬ СТАРОГО РАДИО

Предлагаемая антенна отличается предельной простотой и может быть изготовлена из легкодоступных материалов буквально за несколько часов. Она будет полезной и как вариант «походной» антенны, требуя минимального времени для сборки и разборки. Антенна имеет хорошие электрические характеристики и, что особенно важно, практически не нуждается в настройке. Усиление антенны — примерно 8,5 дБ; отношение прямого излучения к обратному, не менее, — 18 дБ; входное сопротивление — 50 Ом; КСВ в полосе частот Я использую уже 25 лет антенну LW длиной 40 метров из окна го этажа и вниз, как у вас.

Архив блога

Коротко о себе

Практика антенны Фукса

Антенна Фукса на диапазоны 10-40 метров

Многодиапазонная

Добро пожаловать на Первый форум сообщества радиолюбителей Одессы и Одесской области!

P.S. Катушка связи для антенного контура.

Портал QRZ. RU существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Мы стараемся размещать только релевантную рекламу, которая будет интересна не только рекламодателям, но и нашим читателям. Отключив Adblock, вы поможете не только нам, но и себе. Необходимо отметить, что в антенне «Fuchs» длина полотна может быть кратна полуволне и это желательно. Чем больше длина, тем выше коэффициент усиления антенны в фиксированном направлении.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий