Технический КВ форум Технический КВ форум «Своими знаниями и опытом надо делится!» надо делится!» (с) RA6LBS Радиолюбительский фестиваль «Домодедово – 2007»

« 4х элементные вертикальные передающие антенны 4 SQUARE TX » Андрей Федорищев

Передающие антенны: Ненаправленные Ненаправленные Inverted Vee;Inverted Vee; Диполя;Диполя; Треугольники – квадраты;Треугольники – квадраты; Вертикалы;Вертикалы; Направленные (фиксированные и вращаемые) Направленные (фиксированные и вращаемые) Yagi (алюминиевые и проволочные)Yagi (алюминиевые и проволочные) QuadQuad Фазированные «штыри»Фазированные «штыри»

Почему штыри и почему их 4? Плюсы: Наилучшие диаграммы в вертикальной плоскости;Наилучшие диаграммы в вертикальной плоскости; 4 штыря расположенные квадратом, обеспечивают минимально необходимое перекрытие азимутов;4 штыря расположенные квадратом, обеспечивают минимально необходимое перекрытие азимутов; Существенно большая механическая прочность и надёжность по сравнению с Yagi, QUAD;Существенно большая механическая прочность и надёжность по сравнению с Yagi, QUAD; 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: Необходимость выполнения «омеднения» земли;Необходимость выполнения «омеднения» земли; Значительная (хотя и меньшая чем требуется для Yagi и Quad) высота элементов на диапазонах ;Значительная (хотя и меньшая чем требуется для Yagi и Quad) высота элементов на диапазонах ;

История антенны 4SQUARE в радиолюбительской литературе 1965, QST, March, Fred Collins, W1CF, «A Switchable Four Element 80 Meters Phased Array; 1965, QST, March, Fred Collins, W1CF, «A Switchable Four Element 80 Meters Phased Array; 1977, QST, April, Fred Collins an others, W1CF, «360 Degree Steerable Vertical Phased Arras; 1977, QST, April, Fred Collins an others, W1CF, «360 Degree Steerable Vertical Phased Arras; Компьютерный расчёт выполнен на программе ARRAY, язык программирования Fortran IV;Компьютерный расчёт выполнен на программе ARRAY, язык программирования Fortran IV; NCJ, March/April 2004, Al Christman, K3LC, «A Four SQUARE with Eight Directions» NCJ, March/April 2004, Al Christman, K3LC, «A Four SQUARE with Eight Directions»

Схема расположения элементов

Диаграмма антенны из «библии» ON4UN Видно, что ширина переднего лепестка по уровню -3db составляет менее 90 градусов. Это заствляет задуматся о необходимости 8 направлений вместо 4х;

Схема вертикального элемента

Варианты расположения элементов: Элемент может быть наклонён Элемент может быть наклонён «в центр» под небольшим углом; «в центр» под небольшим углом; Разнос элементов (квадрат) может быть произвольным, Разнос элементов (квадрат) может быть произвольным, от 1/2λ до 1/8λ! от 1/2λ до 1/8λ!

Варианты «противовесов», и их «классификация» в порядке ухудшения … Лежащие на земле Лежащие на земле могут быть слегка (5 см.) прикопанными и зарастают травой;могут быть слегка (5 см.) прикопанными и зарастают травой; Закопанные в землю Закопанные в землю глубина см. (требуется любителям огородничества или когда жена против …)глубина см. (требуется любителям огородничества или когда жена против …) Приподнятые над землёй Приподнятые над землёй обычно на высоту 3-5 метров, но чем выше тем лучше, НО НЕВРЕЬТЕ тем кто говорит и обещает что это полноценный «аналог» …обычно на высоту 3-5 метров, но чем выше тем лучше, НО НЕВРЕЬТЕ тем кто говорит и обещает что это полноценный «аналог» … Три варианта ведут себя «по разному» с любым вертикалом!

Противовесы нужны для уменьшения потерь в «ближней зоне», это «ЭКРАН» ! Критерии оценки их качества и достаточности: Критерии оценки их качества и достаточности: КОСВЕННО: КОСВЕННО: Величина сопротивления потерь в «земле», измеряется методом измерения входного импеданса вертикала и вычитания расчётного над «идеальной» землёй;Величина сопротивления потерь в «земле», измеряется методом измерения входного импеданса вертикала и вычитания расчётного над «идеальной» землёй; НЕПОСРЕДСТВЕННО: НЕПОСРЕДСТВЕННО: Измерением уровня напряжённости поля в дальней зоне и прекращением прироста уровня при увеличении к-ва противовесов;Измерением уровня напряжённости поля в дальней зоне и прекращением прироста уровня при увеличении к-ва противовесов; Это единственный точный индикатор «достаточности»Это единственный точный индикатор «достаточности»

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 L/2, если они лежат на земле; - Длинна от «сколько помещается» до L/2, если они лежат на земле; - система 4SQUARE «работает» с количеством от 12 шт. и длинной от 1/8λ; - система 4SQUARE «работает» с количеством от 12 шт. и длинной от 1/8λ; - материал: медь, аллюминий (там где его можно в почву ложить) и провод «полевик» - П274М ; - материал: медь, аллюминий (там где его можно в почву ложить) и провод «полевик» - П274М ;

Схема расположения противовесов 4 «независмые» системы под каждым из вертикалов; 4 «независмые» системы под каждым из вертикалов; 4 независим ые системы противовес ов

Ещё вариант: Радиально расходящаяся из центра система, с проваренными «кольцом - шиной» под элементами и в центре; Радиально расходящаяся из центра система, с проваренными «кольцом - шиной» под элементами и в центре; Используется если в центре стоит вертикал на диапазон 160 м. Используется если в центре стоит вертикал на диапазон 160 м.

Геометрия «Большой Правильной 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 соединений

Линия питания элемента, длинной ¼λ 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 ответвитель

Схема - 4 направления

Пульт управления - 4 направления

Схема - 8 направлений

Большая, «правильная» антенна!

Варианты

Кот Морзе и изолятор мачты QTH UA4CC

Очень Большая и Очень Правильная антенна 4 SQUARE 160 первая в России! QTH RN6BY

Как «4 Square TX Vertical» работает? На диапазонах метров: На диапазонах метров: всегда лучше GP λ/4, Inv_V, Dipole и т.п. на средних и дальних трассах, потому, что есть усиление +5db и есть подавление заднего лепестка до db (корректно измерено!) под углами существенно более низкими;всегда лучше GP λ/4, Inv_V, Dipole и т.п. на средних и дальних трассах, потому, что есть усиление +5db и есть подавление заднего лепестка до db (корректно измерено!) под углами существенно более низкими; не хуже чем 2-3 элемента Yagi расположенных на высоте до 3/4λ;не хуже чем 2-3 элемента Yagi расположенных на высоте до 3/4λ;