Последна редакция 29.12.2002

2 елементен многообхватен Delta Loop

Тази антена е разработена с помощта на MMANA http://mmhamsoft.ham-radio.ch/ . Построена е и изпитана практически.

Електрическа конструкция

Антената има само един вибратор общ за всички обхвати. Има 4 рефлектора за 14, 18, 21 и 28 МХц разположени в една равнина. Вибраторът практически на работи никъде на резонансна честота и затова антената се захранва със симетрична линия за да се намалят загубите. На фиг.1 е показана конструкцията на антената. Разстоянието между вибратора и рефлектора е 2.4 м.

Елементите са жични. Използуван е гол меден многожичен проводник с диаметър 1.2 мм. Вибраторът е “разцепен” по средата от паралелен трептящ кръг настроен на 28.1 МХц. Той променя режима на работа на вибратора за 28 МХц и слабо влияе на другите обхвати. Индуктивността е 640 nH, капацитетът е 50 pF, работно напрeжение 1500 V при мощност 100W. Формата на елементите са показани на фиг.2 и 3 (не са мащабирани). Самите чертежи са взети от модела на антената в програмата MMANA. Триъгълниците не са равностранни и не са концентрични – тъй като това е модел на практически направената антена. При този начин на опъване на проводниците се получи най-стабилна механична конструкция. При друг начин на опъване е важно да се спази обиколката на всеки елемент. Изследванията с модела показват, че няма голяма разлика в обиколките при друга форма на триъгълниците. Резонансната обиколката много повече зависи от диаметъра на проводника отколкото от неговата форма. По-голям диаметър на проводника удължава обиколката.

Обиколка на вибратора: 20.08 м Обиколка рефлектори 18,21,28 МХц: 17.42 м, 14.94 м, 11.55 м Обиколка рефлектор 14 МХц : 20.6 м Шлейф: ширина 0.12 м дължина 0.3 м

Моделирането на 24 МХц показа, че рефлекторът влошава диаграмата за другите обхвати и затова този обхват е изключен. Всъщност антената работи прилично и на този обхват като въртящ се триъгълник.

Механична конструкция

Цялата електрическа конструкция на антената е съобразена с механичната и конструкция. Антената е направена от 4 фиброгласови рибарски пръта с дължина 7 м закрепени на дървен бум. Ъгълът между прътите в дебелата част трябва да е 90 градуса. Прътите се напрягат по средата с рибарска корда 1мм за да се получи приблизително по-равностранен триъгълник. По средата на рефлектора има още един вертикален прът с дължина 5 м. Елементите за 14 МХц се опънати плътно по прътите и са закрепени със “свински опашки”. Вътрешните елементи се укрепват с рибарска корда. Антенния проводник не бива да напряга съществено прътите. Бумът е направен от дървени чамови гредички 30 х 40 мм. Теглото на антената с бума е около 10 Кг.

          

  Въздушна линия

Антената се захранва със симетрична въздушна линия Фиг. 4. Дължината на линията е 15 м. Характеристичният импеданс на тази линия би трябвало да е някъде между 500 и 600 ома.Използуван е 300 омов симетричен кабел, който се разрязва по средата на изолацията надлъжно. Получават се 2 кабела. За разпорки между кабелите се използуват бамбукови пръчици за шишчета (продават се в магазините – пакетче по 200 бр). Пръчиците (дължина 7 см) се нарязват, в краищата се разцепват внимателно и се пъхат в стърчdщата част от изолацията. След това тази връзка се залива с гореща пластмаса с пистолет.

Строеж и настройка

При оценка на механичната якост на антената трябва да се има пред вид, че делтата е неустойчива конструкция за ротация около оста на бума. Всяко накланяне на триъгълника води до увеличаване на въртящия момент. Ягитата и двойния квадрат са неутрални конструкции – завъртането не води до увеличаване на въртящия момент. При делтата, бумът трябва да е устойчив на усукване около остта си. Използуването на рибарски пръти, които са изключително леки, намалява значително въртящите моменти. Смисълът на постройка на делта антена е, че се печели височина. Аз използувам 12 м мачта – с делта средната височина е вече 15 м.

Моделирането на антената показа, че тя не е особено чувствителна към промяна на размерите. Обиколката на вибратора на практика почти няма значение – на никой обхват вибраторът не е резонансен. Растройката на трап кръга с 1-2 % също но е фатална. При настройката на антената единствено е настройвана дължината на рефлектора за 14 МХц - за максимално F/B съотношение-предвиден е настройваем шлейф. Причината е, че проводникът е прилепен плътно до диелектричния материал на прътите и има засилено влияние на диелектрика, така че трябва да се предвиди някакъв коефицииент на скъсяване. Дадените размери на рефлектора за 14 MHz са на реалната конструкция, като коефициентът на скъсяване е около 7% спрямо размер на рефлектор свободно висящ във въздуха. Ако проводникът на рефлектора не е прилепен плътно до прътите, например на разстояние няколко сантиметра, дължината на шлейфа трябва да се удължи. При изчисленията MMANA дава дължина на шлейфа 1.2 м ( в тази програма не може да се отчита влиянието на диелектрика). На всички останали обхвати съотношението F/B се получи според изчисленията и настройка не е правена.

Входният импеданс на самата антена не е измерван. В Табл.2 са дадени изчислените входни импеданси. Получените импеданси в началото на линията не са измервани, но антената се настройва прилично със стандартен антена тунер – П звено. За симетриране си използува токов балун 1:1 с индуктивност около 60 uH – коаксиален кабел навит на феритен пръстен ( диаметър 36 мм , u=100, 10 навивки ) свързан преди антена тунера – в 50–омовата зона.

Резултати:

Практическите резултати са много добри и съвпадат доста точно с изчислените.

В таблиците за дадени сравнителни резултати изчислени с MMANA.

Табл.1 Усилване в dBi, F/B в dB, ъгъл на максимално излъчване към хоризонта на 2-елементната делта, стандартен трибандер с трапове и многобандов двоен квадрат моделирани с MMANA. Счита се че трите антени са на една и съща 12м мачта. Проводимостта на почвата е взета средна.

Gain dBi

2ele delta

Tri-bander

Cubucal Quad

14170

11.4

10.3

11.0

18080

11.9

12.2

21200

11.8

10.4

11.1

28300

12.3

11.9

11.0

F/B dB

14170

21.2

10.2

15.1

18080

13.9

18.9

21200

17.9

20.3

14.4

28300

13.5

12.1

14.4

Elevation degrees

14170

18.7

23.9

22.6

18080

15.0

18.3

21200

12.9

16.2

15.8

28300

9.7

12.3

13.2

 

Табл.2 Загуби в линията и антена тунера. Изчисленията са правени с програмата TLA.

Ant.imedance

600 Ohm line (15m long)

Tuner values

Tuner loss

Total

RG8

Freq

Ra

Xa

Ri

Xi

vswr

loss

C1

L

C2

loss

loss

loss

MHz

ohm

ohm

ohm

ohm

dB

pF

uH

pF

dB

dB

dB

14.17

74

-153

496

1381

8

0.16

0

5.1

32

0.25

0.41

0.76

18.08

388

965

156

427

6

0.12

0

2.2

52

0.14

0.26

21.2

2784

-1484

248

-690

6

0.12

163

1.8

25

0.27

0.39

0.9

28.3

1427

-177

493

177

2.4

0.07

0

1.4

22

0.14

0.21

1.1

Ant.imedance Ra Xa - импеданс на антената; Ri Xi входен импеданс на линията; vswr – КСВ на линията; Loss загуби в линията и антена тунера;C1 C2 L – стойности на елементите на П звеното за да се получи 50 ом импеданс, С1 е капацитетът към трансивера; Total – общи загуби на линията и тунера; RG8 - за сравнение са дадени загубите в коксиален кабел RG8 при КСВ 1 дължина 15 м.

Пълните загуби (от трансивера до антената) са дадени в последните 2 колони. В последната колона, за сравнение, са дадени загубите в 15 м коксиална линия с RG8 при КСВ 1. Тази таблица показва защо използувам въздушна линия.

 

Програмата TLA (разработена от N6BV) е прекрасна програма за изчисляване на дълги линии и е стандартно приложение към ARRL Hanbook и Antenna book.

Поговорки:

За да излъчва добре един вибратор, не е необходимо той да работи на резонансна честота. Високо КСВ не винаги означава лошо нещо. Най-важното за една антена е нейната височина – по-добре един елемент по-малко, но един метър по-високо.

Сравнения:

Евтино. Няма скъпи коаксиали, релета за превключване. Елементарна настройка. Печели се височина. Резултатите са подобни или по-добри сравнени с двоен квадрат или 3-бандер поставени на същата мачта.

Експлоатация

Тази антена е нова и все още не е преживяла една зима. Силен вятър не е опасен – прътите се огъват като клони на дърво и вероятно няма да се счупят. Най-сериозна опасност представлява мокър сняг и обледеняване – ще изчакам да мине зимата и ще съобщя за резултатите.

Чавдар LZ1AQ 29 Dec 2002