Технический КВ форумТехнический КВ форум

«Своими знаниями и опытом«Своими знаниями и опытом

надо делится!»надо делится!»

(с)(с) RA6LBS RA6LBS

Радиолюбительский фестиваль «Домодедово – 2007»

« 4х элементные вертикальные « 4х элементные вертикальные передающие антенныпередающие антенны

4 4 SQUARE TXSQUARE TX»»

Андрей ФедорищевАндрей Федорищевwww.RA6LBS.ruwww.RA6LBS.ru

Передающие антенны:Передающие антенны:

НенаправленныеНенаправленные

• Inverted VeeInverted Vee;;• Диполя;Диполя;• Треугольники – квадраты;Треугольники – квадраты;• Вертикалы;Вертикалы;

Направленные Направленные ((фиксированные и вращаемые)фиксированные и вращаемые)

• Yagi (Yagi (алюминиевые и проволочные)алюминиевые и проволочные)• QuadQuad• Фазированные «штыри»Фазированные «штыри»

Почему штыри и почему их 4Почему штыри и почему их 4??

Плюсы:Плюсы:

• Наилучшие диаграммы в вертикальной плоскости;Наилучшие диаграммы в вертикальной плоскости;

• 4 штыря расположенные квадратом, обеспечивают минимально необходимое 4 штыря расположенные квадратом, обеспечивают минимально необходимое перекрытие азимутов;перекрытие азимутов;

• Существенно большая механическая прочность и надёжность по сравнению с Существенно большая механическая прочность и надёжность по сравнению с Yagi, Yagi, QUADQUAD;;

• Мгновенное переключение в 4 или 8 направлений:Мгновенное переключение в 4 или 8 направлений:;;

• Существенно меньшая стоимость системы и стоимости её эксплуатации;Существенно меньшая стоимость системы и стоимости её эксплуатации;

Минусы:Минусы:

• Необходимость выполнения «омеднения» земли;Необходимость выполнения «омеднения» земли;

• Значительная (хотя и меньшая чем требуется для Значительная (хотя и меньшая чем требуется для Yagi Yagi и и QuadQuad) высота элементов на ) высота элементов на диапазонах 160-80;диапазонах 160-80;

История антенны 4История антенны 4SQUARE SQUARE в в радиолюбительской литературерадиолюбительской литературе

19651965,, QST, March, Fred Collins, W1CF, QST, March, Fred Collins, W1CF, ««A Switchable Four Element 80 A Switchable Four Element 80 Meters Phased Array”;Meters Phased Array”;

19771977,, QST, April, Fred Collins an others, W1CF, QST, April, Fred Collins an others, W1CF, ««360 Degree Steerable 360 Degree Steerable Vertical Phased Arras”;Vertical Phased Arras”;• Компьютерный расчёт выполнен на программе Компьютерный расчёт выполнен на программе ARRAY, ARRAY, язык язык

программирования программирования Fortran IV;Fortran IV;

NCJ, March/April 2004, Al Christman, K3LC, NCJ, March/April 2004, Al Christman, K3LC, ««A Four SQUARE with Eight A Four SQUARE with Eight DirectionsDirections»»

Схема расположения элементовСхема расположения элементов

Диаграмма антенны из «библии» Диаграмма антенны из «библии» ON4UNON4UN

Видно, что ширина переднего лепестка по уровню -3db составляет менее 90 градусов.

Это заствляет задуматся о необходимости 8 направлений вместо 4х;

Схема вертикального элементаСхема вертикального элемента

Варианты расположения Варианты расположения элементов:элементов:

Элемент может быть наклонёнЭлемент может быть наклонён

«в центр» под небольшим углом;«в центр» под небольшим углом;

Разнос элементов (квадрат) может Разнос элементов (квадрат) может быть произвольным,быть произвольным,

от от 1/21/2λλ до до 1/81/8λλ!!

Варианты «противовесов», и их Варианты «противовесов», и их «классификация» в порядке ухудшения «классификация» в порядке ухудшения

……

Лежащие на землеЛежащие на земле• могут быть слегка (5 см.) прикопанными и зарастают могут быть слегка (5 см.) прикопанными и зарастают

травой;травой;

Закопанные в землю Закопанные в землю • глубина 30-50 см. (требуется любителям огородничества глубина 30-50 см. (требуется любителям огородничества

или когда жена против …)или когда жена против …)

Приподнятые над землёй Приподнятые над землёй • обычно на высоту 3-5 метров, но чем выше тем лучше, НО обычно на высоту 3-5 метров, но чем выше тем лучше, НО

НЕВРЕЬТЕ тем кто говорит и обещает что это полноценный НЕВРЕЬТЕ тем кто говорит и обещает что это полноценный «аналог» …«аналог» …

Три варианта ведут себя «по разному» с любым вертикалом!Три варианта ведут себя «по разному» с любым вертикалом!

Противовесы нужныПротивовесы нужныдля уменьшения потерь в для уменьшения потерь в «ближней зоне», это «ЭКРАН» !«ближней зоне», это «ЭКРАН» !

Критерии оценки их качества и Критерии оценки их качества и достаточности:достаточности:

КОСВЕННО: КОСВЕННО: • Величина сопротивления потерь в «земле», измеряется Величина сопротивления потерь в «земле», измеряется

методом измерения входного импеданса вертикала и методом измерения входного импеданса вертикала и вычитания расчётного над «идеальной» землёй;вычитания расчётного над «идеальной» землёй;

НЕПОСРЕДСТВЕННО:НЕПОСРЕДСТВЕННО:• Измерением уровня напряжённости поля в дальней зоне и Измерением уровня напряжённости поля в дальней зоне и

прекращением прироста уровня при увеличении к-ва прекращением прироста уровня при увеличении к-ва противовесов;противовесов;

• Это единственный точный индикатор «достаточности»Это единственный точный индикатор «достаточности»

Сколько их нужно и каких?Сколько их нужно и каких?

- Противовесов много не бывает;- Противовесов много не бывает;

- Лучше лежащие на земле;- Лучше лежащие на земле;

- Хороший компромис от 30 штук;- Хороший компромис от 30 штук;

- Длинна от «сколько помещается» до - Длинна от «сколько помещается» до L/2L/2, если они лежат , если они лежат на землена земле;;

- система - система 4SQUARE 4SQUARE «работает» с количеством от 12 шт. и «работает» с количеством от 12 шт. и длинной от 1длинной от 1/8/8λλ;;

- материал: медь, аллюминий (там где его можно в почву - материал: медь, аллюминий (там где его можно в почву ложить) и провод «полевик» - П274М ;ложить) и провод «полевик» - П274М ;

Схема расположения Схема расположения противовесовпротивовесов

4 «независмые» 4 «независмые» системы под системы под каждым из каждым из вертикалов;вертикалов;

4 независимые системы противовес

ов

Ещё вариант:Ещё вариант: Радиально Радиально

расходящаяся расходящаяся из центра из центра система, с система, с проваренными проваренными «кольцом - «кольцом - шиной» под шиной» под элементами и в элементами и в центре;центре;

Используется Используется если в центре если в центре стоит вертикал стоит вертикал на диапазон на диапазон 160 м.160 м.

ГеометрияГеометрия«Большой «Большой

Правильной Правильной Антенны»Антенны»

Элементы антенны 4SQ80 «наклонены» к центру, точки питания разнесены на расстояние 1\5 λ;

Мачта используется как «вертикал» на 160 с «ёмкостной нагрузкой» 4х 6м.

Схема ВЧ соединенийСхема ВЧ соединений

Линия питания элемента, Линия питания элемента, длинной длинной ¼¼λλ

Малоизвестное свойство линии ¼λ :

•Ток на конце линии равен напряжению на её входе/Rлинии независимо от нагрузки линии;

- все 4 вертикала возбуждаются одинаковым током!;

•Дроссель из ферритовых колец, L = 1 метр;

•Кабель RG8X, RG11 со вспенённым диэлектриком;

Гибридный ответвительГибридный ответвитель

Схема - 4 направленияСхема - 4 направления

Пульт управления - 4 направленияПульт управления - 4 направления

Схема - 8 направленийСхема - 8 направлений

Большая, «правильная» антенна!Большая, «правильная» антенна!

ВариантыВарианты

Кот Морзе и Кот Морзе и изолятор мачтыизолятор мачты

QTH UA4CCQTH UA4CC

Очень Большая Очень Большая и Очень и Очень Правильная Правильная антеннаантенна

4 SQUARE4 SQUARE 160 160первая в России!первая в России!

QTH RN6BYQTH RN6BY

Как «4Как «4 Square TX Vertical Square TX Vertical» » работает?работает?

На диапазонах 160-30 метров:На диапазонах 160-30 метров:

• всегда лучше всегда лучше GP GP λλ/4, /4, Inv_VInv_V, , DipoleDipole и т.п. и т.п. на средних и дальних трассах, потому, на средних и дальних трассах, потому, что есть усиление +5что есть усиление +5db db и есть и есть подавление заднего лепестка до 20-24 подавление заднего лепестка до 20-24 db db ( (корректно измерено!)корректно измерено!) под углами под углами существенно более низкимисущественно более низкими; ;

• не хуже чем 2-3 элемента не хуже чем 2-3 элемента YagiYagi расположенных на высоте до 3/4расположенных на высоте до 3/4λλ;;