Походная мобильная антенна  «СТЕРХ»

для СиБи – диапазона  (27 мгц)

 

 

 

            

 

Идея

 

После наших бурных экспериментов с портативными и базовымми антеннами возникала задача сделать нечто среднее по эффективности. Портативный штырь в 40 см имеет предел хорошей работы до 7-8 км. Таскать с собой по лесу вторую «Сову» вряд ли удобно, а развернуть ее на пустынной местности без мачты вообще нереально. Кроме того, грамотно паять СУ не всем «чайникам» от весла под силу.

 Антенну хотелось сделать как можно проще, из пары проводов, и я просчитала диполь  Забредуна, от которого намеревалась станцевать. Однако он оказался хуже, чем думалось:  узкополосен, с КСВ на грани хорошего, и отрицательным усилением. Скорее всего, диполь считали в MMANA, которая не умеет работать с низкоподвешенными антеннами и завышает dbi.  Кроме того, излучение идет в основном вверх!... 

 Та же фигня, что и у первого варианта «Совы». Если рассчитать антенну с учетом самой тонкой изоляции, КСВ станет совсем кислым... То-есть этот диполь, конечно,  лучше штатного штыря, но только благодаря высоте подвеса и длине полотен. Взгляните на результаты:

Z=78.417 + j 64.474   SWR(50+j0)=2.92

Max Gain: -1.02 dBi  at azimuth: 222 deg

Max Gain: -0.12 dBi at elevation  79 deg

 

Справедливости ради: на тесте диполь показал КСВ около 2. Но данная конструкция нам все равно не подходит, как и все расхожие «лесные» аналоги  радиолюбителей - диполи, лучи, перевернутые V , классические GP и т.п. – они либо безобразно длинны, либо «стреляют» вверх, либо требуют как минимум одну точку подвеса, причем довольно высокую.  Делать мини-аналог «Совы» - тоже та еще затея, согласующее устройство убъет весь КПД антенны. И вообще, «совиное» место – на базе! Поставил и куришь бамбук. Уходящей из лагеря группе или человеку захочется взять с собой что-то поудобнее в развертке (RU3DKW рассматривал вариант штырь-отвес с емкостной нагрузкой, но до конкретного моделирования не дошло, хотя мы, возможно, еще обмозгуем этот вариант).

Короче говоря, новая антенна должна быть достаточно портативной для ношения, и при этом по эффективности не сильно уступать «Сове», а главное - должна развертываться одним человеком на любой местности и покрывать не менее 15 км с оценкой "хорошо".

Сергей оказался сильно занят, так что  мне пришлось самой продумать геометрию, материал, и изучить необходимые программы; после чего я смоделировала и рассчитала конструкцию, отдаленно напоминающую бумажного журавлика.  Итак, в полку наших «птичек» прибыло!...

 

 

 

           Теория

 

У  СТЕРХа  жесткий вибратор из дюралевых трубок, согнутый в верхней части под прямым углом, и два противовеса:

          

           У антенны простая геометрия, нет устройства согласования, нет паек, отсутствует фидер.  Самое трудное здесь –  срастить нижнюю трубку и BNC-маму. Трубки должны входить в друг друга ПЛОТНО, быть  ровными на стыках и гладкими. Наиболее сложный элемент – гнутая на 90 градусов труба.

 

Антенна имеет V-поляризацию и  хорошую полосу пропускания (~1460 kHz при КСВ<=1,5 и ~2890 <=2.0).  СТЕРХ рассчитывался условно на середине СиБи диапазона (27,605 мгц), с реальной землей средней плешивости.

 Антенна получилась направленной  и имеет  усиление** ~1,5 Dbi  под малым углом  к горизонту, что очень даже неплохо для такой небольшой и приземленной конструкции. Направление излучения СТЕРХа сконцентрированно из центра  раскрытого угла противововесов. Вы должны противовесами  взять корреспондента «в клещи». Учитывая, что угол достаточно широк,  его можно условно  направить в ту сторону света, где находится собеседник.

В классическом случае вертикальная часть вибратора строится как 210 см,  а «клюв» = 40 см. При этом противовесы = 282-286 см, и их нижние концы должны быть  в ~30-40 см над землей.   Длина «клюва» может варьировать от 24 до 40 см, без ущерба для согласования,  но общая длина антенны должна оставаться 250 см.

 

Как видно, лепесток диаграммы неплохо прижат к горизонту, что не может не радовать глаз. C любым изолированным проводом антенна имеет КСВ не более 1.2 (во всех программах). Учитывая, что противовесы СТЕРХа в изоляции, первые размеры пришлось подкорректировать с учетом радиусов «шкур», но результатами я осталась довольна: 

 

 

 

 

 

Вибратор –  делается из  дюралюминевых трубок диаметром 6 мм (толщина стенки 0,6) и делится на сегменты.  Большее количество сегментов диктуется  исключительно портативностью антенны. 

Трубки входят друг в друга по принципу палаточных стоек, внутри вибратора протянута резинка 2 мм, которая продается в любом рыболовном  магазине. Самая нижняя трубка  жестко  закрепляется в коробке распайки, куда ввинчивается BNC-коннектор,  или иным спосбом,

Нижняя точка  вибратора должна располагаться в 160-170 см от  земли (теоретически, это  высота  коннектора рации, которую держит в руке взрослый человек во время разговора). Положение «клюва» не имеет значения.

При использовании трубки сечением  10 мм усиление над горизонтом достигнет ~2 децибелл.  При использовании железа увеличивается полоса пропускания, но ухудшается согласование (надо корректировать размеры) и уменьшается dbi (почти в два раза). Кроме того, утяжеляется вибратор, поэтому нержавейку использовать не стоит.

 

Противовесы - можно использовать любой медный изолированный провод   0,5-1,5 мм в диаметре. Их необходимо прикрепить  хомутом или пайкой к «земле» разъема антенны.

К покупке аудикабеля в силиконе следует обращать внимание на тот, у которого толщина «кожуры» не больше диаметра жилки, и, желательно, круглой формы. Толстая «кожура» способна задавить до половины децибелла, которых у нас и так негусто…

Противовесы должны располагаться строго на 90 градусов по отношению друг к другу. Допускается незначительное сужение угла, но не расширение!  Нижний конец каждого противовеса должен быть в ~30 см от земли, а верхний – в 160-170 см. Идеальный  угол отвесов по отношению к земле – 45 градусов.

 

           Растяжка отвесов целиком лежит на операторе, так как верхней точкой крепления является рация, которую он держит в руке. Отвесы активно участвуют в диаграмме, и не должны провисать или  неверно располагаться в пространстве.

Для того, чтобы грамотно растянуть противовесы, сначала расстелите их под прямым углом  на земле, воткните колышки,  а потом поднимайте рацию и натягивайте. У каждого противовеса на конце необходимо сделать веревочную оттяжку, а на ее конце  - петлю для  колышка

Естественно,  оба противовеса должны делаться из одинаковых проводов и быть одинаковой длины.  Разрывов и паек желательно избежать – у СТЕРХа это излучающие элементы.

 

          

 

           Конструирование

 

Два комплекта труб Николай из «ФМК»***  сделал за несколько часов, благо у них есть все: трубы, станки и богатый опыт работы с «люминием».   К сожалению,  6-мм труба тонковата для работы со втулками, и для насадки на «соседку» ее пришлось растачивать, поэтому на вибраторе появилось несколько незапланированных утолщений на местах стыков. 

Пример походного комплекта:

Вертикальная часть: 10+40+40+40+40+40 см + 6 см  гнутой трубы = 216 см

Горизонтальная часть: 34 см гнутой трубы («клюв»). 

216+34= 250 см общей длины.  При изготовлении труб помните, что каждый стык «съедает» по 2 см!  Поэтому каждую трубку следует делать на 2 см длинее.

 

Крепить вибратор к рации можно по-разному.  Я решила присобачить его к «ножкам»  от старых 50-омных «телескопов», которые валялись дома  без дела. Сделать это несложно, так как  медная жилка от катушки уже впаена, осталось отрезать нужный кусок, зачистить его надфилем и навертеть на трубку. На алюминии для этого была проточена маленькая канавка:

 

Не забываем про проблему контакта разных металлов.  Если просто припаять или накрутить медный провод от жилки коннектора на алюминиевую трубу (как это сделала я для теста), через некоторое время мы можем поиметь войну  антагонистов в виде окисла, и, как следствие, неконтакт. Поэтому лучше соединить их через железного «посредника» в виде саморезика или  еще чего-нибудь.

 

И вот первый СТЕРХ готов!

 

   СТЕРХ в сложенном виде рядом с «Беркутом»

 

Так выглядит СТЕРХ на «Алане»:

 

Я сконструировала  две антенны, с разной толщиной противовесов (в силиконе), одна из которых была отправлена  в Пушкинский район для совместного теста.   

Рассмотрим «мой» вариант с противовесами сечением медной жилки 0,75 мм и длиной 282 см каждый. Высота вибратора  = 216 см,  длина «клюва» = 34 смДлина веревочных оттяжек противовесов = 95 см.

Измерения на улице с радиостанциями «Беркут-803А» и «601м2Т» показали, что расчет частей оказался верным:

Реальные показатели КСВ на частотах 28 805-705:  Б601 = 1.1, на Б803 = 1.2. Мастерство не  пропьешь!… J Конструкция попала в точку.

 

Высота подвеса нижних концов отвесов при измерении составила порядка  30 см, а высота подвеса антенны (фактически, уровень  глаз) колебалась от 160 до 170 см от земли,  КСВ при этом оставался стабильным.

 

 

           Испытания

 

           Сильная метель во время испытаний уже стала доброй традицией.  Но чем злее в ученье, тем проще птичкам в бою!… J

Чил и Серега вылезли во двор у себя в Правде, а я привычно поползла на мытищенское поле,  метрах в ста от дома развернула в сугробах «Сову» и приготовила СТЕРХа. Первоначальный план был таков: если мы между двумя СТЕРХами не пробиваем исходные 20 км, то ребята садятся в машину и сокращают дистанцию, до появления сигнала.

           Однако первая же связь между СТЕРХами показала связь практически идеальную = 5.8 –5.9!  Причем «Сову» было слышно немного “хужее”. Или поляризации малек не совпали, или усиление новой антенны побило даже пятиметровый вибратор конкурентки, у которой усиление близко к нулю, между прочим.

Окрыленные результатами,  мужики отъехали еще на 8 км, а потом еще на 2.  Дорога  много плутает в лесу, так что растительности достаточно. Итого, максимальная на этот день дистанция составила ровно 30 км (точка по GPS между Балабаново  и Хлопенево). Маловато, но  я  задубела на ветру и тест прекратили. По силе сигнала, у СТЕРХа есть запас мощности на бОльшую дистанцию (минимум 40 км).

Связь в основном была 5,7-5,8-5,9. Иногда (после 20 км) спускалась до 4,8. Очень сильные помехи в моем районе. По этой причине «Правда» слышала меня всегда на балл лучше, чем я их. Однако сигнал хороший и четкий,  разбираемость практически 100%.           

           Я работала в 6 и 5 ваттами. На 28 км ребята подключали  Б601м2  на аккумуляторах (2 ватта), и я  слышала их нормально, хотя сигнал стал похуже (4,7) – приходилось вслушиваться через помехи. Итого: ясно, что после 20 км рулят рации от 4 и более ватт, однако связь с маломощной  тоже возможна. Проблема была в основном в сильных QRM, если бы не помехи – связь на «двухваттку» даже на дальней дистанции стала бы 4.9, как минимум.  Можно сделать  вывод, что в местах с чистым эфиром антенна будет хорошо работать  с любой мощностью. А слабые сигналы СТЕРХ, по словам Чила, «давит», поэтому далекий диспетчер где-нибудь на Кольском вести разговоры не помешает. Несмотря на жуткий эфирный шум, СТЕРХ  позволил нам провести тест всего на двух каналах, что еще раз подтверждает тезис:   не в количестве каналов счастье, а в эффективности антенны. J

          

Так как я не сумела сама себя сфотографировать, то прилагаю рисунок с условным человечком. Вот как оно все схематично выглядит (антенна направлена на корреспондента – на вас):

 

 

 

 

Итоги

 

СТЕРх относится к выдуманному мною классу «мобильных» антенн –  нечто среднее между базовой и портативной антеннами для походных связей.   Усиление в направлении корреспондента ~ 1.5 децибелл.  Отличная  работа на пересеченке. Дальность работы СТЕРха определяется ландшафтом и в условиях чистого эфира может, думаю, достичь 50 км.

           Что у нас по сравнению с «Совой-2»?

Плюсы:

1.     Отсутствие сложного согласующего устройства

2.     Отсутствие необходимости точек подвеса: деревьев, мачт, палок и т.п.

3.     Наличие реального усиления при малой  высоте вибратора

4.     Отсутствие необходимости подстройки на местности: КСВ в любом месте не выйдет за пределы 1,5

Минусы:

1.  Направленность антенны. Все-таки надо повернуть ее «лицом» к корреспонденту, хотя бы условно

2.     Изготовление трубок (нужны станки и проч.***)

3.     Трубки  более подвержены поломке, чем мягкий провод

 

Несмотря на то, что трубки изготавливать сложнее,  жесткий вибратор выгодно отличает антенну от «мягкотелых» собратьев – ее можно использовать на равнинной местности и не бегать в поисках деревьев, которые, кстати,  любят искривлять диаграмму и портить согласование.  Теперь любой ландшафт: пустыня, степь, тундра, лысые предгорья – все в наших руках! J

Утолщения на стыках не повлияли на эффективность антенны, поэтому можно вспользоваться данной схемой изготовления вибратора, но необходимо уплотнить стыки -  у тестового варианта это явный минус.

Резинка, натянутая  внутри трубок, обеспечивает  почти молниеносную сборку вибратора. Растяжка двух противовесов, думаю, тоже не вызовет особых трудностей. СТЕРХ легко укладывается  в глубокий карман куртки. Поврежденные противовесы, в случае чего,  легко заменить на новые – провода банально крепятся хомутом к ножке коннектора. Поломанный сегмент тоже можно залечить - при заказе трубок просите запасной кусочек сантиметров 5,  на 1 мм шире (или уже) основного диаметра, для стыковки «переломов», если планируется жесткая эсплуатация антенны.

 

Что еще сказать?

Все получилось с первого выстрела! … J Идея и воплощение удались, даже  несколько превысив мои скромные ожидания. Переносная антенна быстрого развертывания, весом меньше пачки масла,  которая лупит больше 30 км  – мечта туриста!  Фактически, это день пути между группами, поэтому может быть обеспечена связь без установки  стационара с отставшими, ушедшими в радиалку и т.п.  Конечно, на группу лучше сделать сразу две такие антенны.

Учитывая, что у антенны нет хлипких радиодеталей, к ней можно подключать 50-омный трансивер до 100 ватт, и тогда дальность возрастет еще более. Усиление антенны так же возрастет, если, к примеру, работать с холма, утеса и т.п. КСВ при этом будет находится в пределах 1.2 на любой высоте. Однако оптимальным будет подъем над землей порядка 7-12 метров - усиление над горизонтом составит более 3 Дб!  

Надо отметить, что два с «хвостиком» метра – это предельная высота алюминиевого вибратора диаметра 6 мм, «стоящего» прямо на рации; при увеличении длины устойчивое его положение в коннекторе станет проблематичным.

В общем, и я, и ребята остались очень довольны СТЕРХом, и  мы решили, когда дороги растают,  испытать его (а попутно и «Сову-2») на максимальную дальность, так что продолжение, как всегда, следует… J

 

Несколько наблюдений во время тестов СТЕРХа:
Во-первых, антенна «супрефлекс» (40 см) хорошо слышит СТЕРХа на расстоянии 20 км даже в условиях помех, но с противовесом. Ребята использовали не штатный, который куда-то задевался, а аналог противовеса СТЕРХа – два провода по 286 см, сечением 0,75. При этом их длинные концы просто лежали на снегу. Я даже слышала обрывки передачи с «суперфлекса», но помехи все забивали. Когда противовесы сняли, рация с «суперфлексом» перестала меня слышать, если я правильно поняла «Правду». Так что отвесы короткому штырю помогают, как убеждалась уже неоднократно.
Во-вторых, я пришла к очень интересному выводу относительно помех. Мы дважды выходили на связь с одинаковых точек, в одно время, но в разные дни. В пасмурный, метельный день связь была намного лучше, чем в совершенно ясный и солнечный. Побазарив с коллегами, я решила, что близи от центров цивилизации в ясный день уровень помех возрастает в 2-3 раза. Может быть, низкая облачность и хлопья снега «давят» (не пускают) прилетевшие со стороны ослабленные помехи, и остаются только «свои». А в ясный день в район залетает все, чему не лень – дальние радиошумы, электропомехи и т.п. Возможно, это и глупость, но результат налицо… :)
Попутно обнаружились неплохие батарейки АА, которые я могу порекомендовать для раций: Panasonic Xtreme Power. С января на них тещусь (Б803А) и хоть бы хны. Хотя, возможно, свою роль играет и экономайзер, встроенный в новых «Беркутах».

 

Советы

 

1.     Старайтесь не находиться при передаче между противовесов (внутри угла). Стойте сбоку или сзади

2.     Не пользуйтесь  антенной во время грозы, или когда есть реальная опасность молний

3.     Не дотрагивайтесь до трубок во время передачи

4.     Не делайте длину сегментов больше 40 см – иначе антенна потеряет в портативности.

 

 

Большое спасибо за участие в испытаниях Чилу и Сергею (RU3DKW)! J А так же обитателям форума QRZ, за советы по освоению программ.

 

 

 

Данные по второму СТЕРХу: вибратор 255 см, "клюв" 25 см, фидер 97 см, длина одного противовеса 268 см, длина одной оттяжки 100 см. КСВ: 1,5 SWR (27 805), 1.2 MFJ (27 805), 1.0 MFJ (27 505)

 

Улучшенная на практике версия СТЕРХа - с фидером и рукояткой

Альтернативная версия антенны - в виде угла

Альтернативная версия антенны без угла (прямой вибратор)

 

Обсудить в Дупле:

 

  Файл *.mma

 

 

Сова,

Март 2006 г.

 

 

При перепечатке материала ссылка на статью обязательна http://veslo.ru/2006/snaraga/sterh/sterh.html

 


   TopList    Яндекс.Метрика
Лента |  Форумы |  Клуб |  Регистрация |  События |  Слеты |  Маршруты (Хронобаза) |  Фото |  Хроноальбом |  Видео |  Радио Статьи |  Лодки |  Турснаряжение |  Тексты |  Отчеты |  Худ. литература |  Марфа Московская |  Марфа - рассказы |  Заброска |  Пойду в поход! |  Карты |  Интерактивная карта |  Погодная карта |  Ссылки |  Поиск |  Реклама |  База |