Живя вне города с его чудовищной помеховой обстановкой и периодически проводя время с паяльником в руках, грешно не прикоснуться и к миру радио, естественным образом начинающегося с антенны и заземления. Антенно-мачтовое хозяйство — пожалуй, самое крупное, материалоёмкое и дорогостоящее сооружение для КВ радиоустановки — на низкочастотных радиолюбительских диапазонах: это десятки метров вверх и в длину. Существуют, однако, и более скромные укороченные варианты с худшими, но всё ещё приемлемыми параметрами. Ими и займёмся.
Круг задач
Попов отнекиваться начал
услышав радио шансон
мол это все Маркони с Теслой
не он
© Viko
Основная предположительная сфера применения антенны — эксперименты с экзотическими видами детекторов и простыми радиоприёмниками. Поскольку вещание на СВ давно прекратилось, ориентируемся на волны короткие — их радиовещательные диапазоны, и чтобы не вставать два раза — радиолюбительские связные для начинающих — 80, 40 м. Чем чёрт не шутит!
Конструкция антенны
Это более или менее обычный «длинный провод» или «наклонный луч» в укороченном варианте [1].
Рис. 2. Примерная схема антенны «из-того-что-бог-послал» [1]. Исходная область применения — для дачно-экспедиционных радиолюбительских связей на КВ
Несколько напутственных слов из источника [1] — «С куском проволоки длиной около 20 метров, вы можете эффективно работать на 14 и 7 Мгц, а также на всех ВЧ-диапазонах до 29 Мгц и проводить местные QSO (связи — радиожаргон) на 3.6 Мгц. Замечу, что если условия позволят подвесить один конец провода на высоте не менее 10 метров, то на 3.6 Мгц вы сможете проводить и дальние связи».
Итак, вводные: нижняя точка подключения радиоприёмника (согласующего устройства) — на рабочем столе в мастерской, высшая — на крыше рядом стоящего дома. Промежуточная опора — на коньке крыши мастерской. Длина провода 20 м. К делу!
Мачта
Высота конька домовой крыши — 6 м. Пошуршав по чердакам, отыскал разного рода нетолстые алюминиевые трубки, в том числе и изогнутые — мачте быть!
Фото 3. Донор заготовок-суставов для крышной мачты — старая изорванная раскладушка советских времён. С помощью небольшой УШМ с тонким абразивным диском спилил заклёпки и стальные детали, разобрал на элементы, выкроил из них несколько длинных, без отверстий и пазов
Фото 4. С-образные элементы ног выровнял — набил трубки просеянным мелким песком, заглушил деревянными чопиками
Фото 5. Натёр сгибы сухим мылом и нагрел паяльной лампой до его почернения — это температура отжига алюминия. Остывшие детали отмыл от сажи в тёплой воде (легко смывается), выровнял руками и киянкой на чурбачке
Фото 6. Соединил части одинакового диаметра. Резы делал ручной ножовкой по металлу, в слесарных тисках, верхнюю часть предварительно отжёг аналогично Фото 5
Фото 7. Вид соединения в сборе. Цинк на крепеже не образует гальваническую пару с алюминием
Фото 8. Верхнее колено мачты выполнено из имевшейся магазинной Al трубки. Несколько более толстостенной и меньшего диаметра. На фото — её заглушка «сверху» с креплением для провода-полотна антенны
Фото 9. Собранную мачту снабдил креплениями для оттяжек на три стороны. Выполнил их из полосок оцинкованной стали 0,5 мм толщиной, по 4 слоя каждая. Использовал имевшийся крепёж. Мачту в сборе обезжирил бензином и в два слоя покрасил эмалью ПФ-115
Фото 10. К винтам нижнего сочленения будет подключён кабель заземления — добавил широких «кузовных» шайб, выше на намыленную трубу, загодя с усилием натянул квадратик из нетонкого листа ТКМЩ для защиты от стекающих капель дождя. Вырезал резиновую деталь острым лезвием, смоченным водой, отверстие выпилил лобзиком по дереву
Фото 11. Снаряжённая мачта, готовая к установке на крышу — прикреплены и смотаны в бухты два яруса оттяжек из 2 мм стальной оцинкованной проволоки, через два изолятора прикреплено полотно антенны из одинарного полевого провода
Фото 12. К мачте на крыше подведено заземление от запасного вывода общего контура дома — к стальному пруту приварил крупный болт, присоединил к нему четыре зачищенные алюминиевые моножилы мощного кабеля, проложил его по срубу на чердак к основанию мачты, защитил место соединения от осадков обрезком ПЭТ-бутылки
Фото 13. Из нескольких нашедшихся в металлоломе обрезков крупных шпилек сварил опору-подпятник для мачты, выпустил её через конёк наружу, закрепил на деревянных элементах стропильной системы
Фото 14. Диаметр верхней части шпильки подобрал таким, чтобы на него наделась нижняя труба мачты. Собственно, опора для неё — стопка гаек на шпильке. Место прохода закрыл куском резины
Фото 15. Разметил места для крепления оттяжек, сами крепления выполнил аналогично мачтовым — из четырёх слоёв оцинкованной стали. Использовал кровельные саморезы с уплотняющей резинкой
Фото 16. Установил мачту на подпятник, при помощи двух помощников снизу, закрепил и настроил растяжки. Работать сверху пришлось в защитном костюме с лицевой сеткой и сварочных крагах — под коньком в большущем гнезде преуютно устроились шершни, периодически прилетающие посмотреть, кто там топает над головой… К установленной мачте подключил выводы заземления — получился условный громоотвод
Полотно антенны
Выполнил из одинарного полевого провода. Не расплетённого. Такой достался. Провод прочный и надёжный, главное дело — правильно закрепить и подключить его концы.
Между цепочками изоляторов-«орехов» развешивают провод неизолированный — антенный канатик, чтобы слабая наведённая ЭДС не стекала в землю. Здесь провод в изоляции, и неплохой. Тем не менее решено также применить изоляторы, тем более что для нетяжелого двадцатиметрового провода они могут быть упрощённого и облегчённого типа, например, из тонкого текстолита.
Фото 17. Кустарные антенные изоляторы. Текстолит, как и все слоистые пластики, гигроскопичен — на фото пропитка его яхтным лаком в самодельном приспособлении из обрезанной литровой банки, насоса и обратного клапана от мешка для вакуумного хранения вещей. При работе ёмкость полезно подогревать на водяной бане
Фото 18. Цепочка изоляторов в сборе на верхушке мачты. Полевой провод заплетён между отверстиями в изоляторах, его хвост навит и зафиксирован липкой лентой. Её же конец — несколькими витками тонкой нихромовой проволоки
Фото 19. Механический крепёж и присоединение снижения. Стрелочкой указано место пайки, к зачищенному без разрыва жил проводу. Соединение промыл от остатков флюса, заизолировал несколькими слоями лака и термотрубки. Резиновые квадратики не позволят каплям воды стекать на уязвимое место
Фото 20. Крепление в промежуточной точке под свесом крыши мастерской. Вид снизу
Провод снижения антенны через шов в брусовой стене заведён в мастерскую к рабочему столу и заземлён.
Фото 21. Мачта с верхней частью антенны. Зимний вид в инее. На середине высоты, куда смог дотянуться, установлена самодельная 3G-4G интернет-антенна Харченко в герметичной пластиковой коробке
Заземление
Любая железка заметных размеров, в том числе и кусок проволоки, поднятые на высоту, представляют собой потенциальную опасность из-за накопления атмосферного электричества. Как грозового, так и вульгарной статики во время сухого ветра, снегопада и пр. — антенны непременно следует заземлять при приближении грозы и во время простоя. Заземление нужно и для работы колебательного контура радиоприёмника или передатчика.
Здесь «радиотехническое» заземление выполнено в виде одиночного оцинкованного 3 м штыря, забитого в грунт около ввода антенны в помещение. Вывод заземления выполнен тем же полевым проводом — конец штыря зачищен от цинка и обмотан проводом. Намотка сильно сжата двумя нержавеющими червячными хомутами и тщательно изолирована от атмосферной влаги. В дальнейшем заземление радиотехническое соединено с мощным контуром мастерской, а это три 2 м стальных штыря, забитых в дно траншеи метровой глубины, на расстоянии 2 м друг от друга и сваренных нетонкой арматурой.
Согласующее устройство
Радио работает хорошо с резонансной полноразмерной антенной, имеющей стандартные параметры. Антенны же укороченные, имеют их отличные от таковых и требуют согласования специальным прибором — согласующим устройством (СУ). Для своей «верёвки» собрал простое и удобное СУ в приёмном (или маломощном передающем) варианте на гражданских элементах широкого распространения.
Рис. 22. Принципиальная схема СУ
Прибор обладает рядом достоинств [2] и простотой. Катушка L1 — 1 мкГн, L2 верхняя часть — 5,6 мкГн, L2 нижняя часть — 2,7 мкГн.
▍ Конденсаторы
Для приемлемых параметров колебательный контур СУ должен обладать хорошей добротностью, а при работе на передачу — заметной мощностью. Обкладки конденсаторов должны быть хорошо изолированы друг от друга — обычно применяются ретроконденсаторы переменной ёмкости (КПЕ) с воздушным диэлектриком и увеличенным зазором между пластинами. Здесь при работе на приём применены неспециальные КПЕ от бытовых ламповых радиоприёмников невысокого класса. Их сдвоенные секции включены последовательно, что увеличивает электрическую прочность и исключает из цепи трущиеся контакты с их потенциальными шорохами и тресками.
▍ Катушка индуктивности
С высокой добротностью должна быть крупной, намотанной «с шагом» толстым проводом на ребристом каркасе. Её экран должен быть из немагнитного материала и иметь диаметр не менее 2,5...3 диаметра катушки. Свой экземпляр по входным данным из [2] рассчитал в программе Coil 64 для имеющихся материалов и нужных размеров. Конструкция катушки — Х-образный каркас-распорка из нетонкого органического стекла.
Фото 23. Вычерченные в Автокад элементы каркаса распечатал в масштабе 1:1, прилепил на кусок оргстекла и накернил центры отверстий и углы
Фото 24. Просверлил и с двух сторон зенковал отверстия для фиксированной укладки витков
Фото 25. Выпилил заготовки на торцевой маятниковой пиле, притупил острые кромки
Фото 26. Ручным лобзиком по дереву выпилил шип и паз для сочленения деталей каркаса
Фото 27. Собранный каркас с намотанной катушкой связи L1. Катушка L2 намотана на внешних канавках каркаса. В корпусе прибора катушка крепится горизонтально, между боковыми стенками
Фото 28. Работает роликовая выравнивалка провода
▍ Макет
Для проверки работоспособности СУ было собрано на фанерке макетным образом.
Фото 29. Макет СУ. Опущены некоторые клеммы и разъёмы в пользу паек, переключатель диапазонов — мощный тумблер. Второй тумблер накоротко соединяет антенну с заземлением. В трёхсекционном КПЕ одна из секций не используется
▍ Пересадка СУ в металлический корпус
Фото 30. Алюминиевый корпус выполнил из тонкого листа, где каждая стенка изготовлена отдельно и соединена с остальными вытяжными заклёпками. Применил старый, доставшийся по случаю, кровельный лист — отрихтовал, разметил заготовки, вырезал ножницами по металлу
Фото 31. Отмыл заготовки в тёплой воде с моющим средством и жёсткой щёткой, подготовил к гнутью
Фото 32. Гнул на ровном краю рабочего стола, зажав заготовку ровной деревяшкой
Фото 33. Набор элементов для корпуса прибора
Фото 34. Более или менее крупные отверстия в тонком листовом металле сделал ювелирным лобзиком с увеличенной глубиной рамки. На фото — передняя стенка
Фото 35. В металлическом корпусе КПЕ пришлось крепить изолированно. На фото — оргстеклянная заготовка-платы для их установки
Фото 36. Плата КПЕ в сборе. Для крепления в корпусе на торцы пластины дихлорэтаном наклеил утолщения из оргстекла, просверлил в них отверстия и нарезал М4. Вместо трёхсекционного КПЕ надыбал вариант с двумя секциями, что позволило заметно уменьшить длину корпуса
Фото 37. После тысячи и одной примерки-подгонки, окончательная сборка на заклёпки и общий объединительный электромонтаж. Делай раз!
Фото 38. Задняя стенка в сборе, несколько паек к выводам катушки
Фото 39. Делай два! — установлена плата с КПЕ, винтики в оргстекло стопорил краской в резьбу
Фото 40. И три, и четыре — установил заднюю стенку с катушкой, закрепил вытяжными заклёпками и недлинными винтиками в торцы каркаса, стопорил ПФ-115 — каплю в резьбу. Выполнил оставшиеся электрические соединения. Вид сверху без нижней и верхней крышки
Фото 41. Вид снизу, без крышки
Фото 42. И закончили упражнение. Вид СУ в составе радиоприёмного устройства
Построенная антенна с согласующим устройством и простым самодельным приёмником позволила услышать живой любительский эфир, открыла дорогу к экспериментам с радио.
Перед установкой антенны озаботился получением позывного радионаблюдателя.
Банальность: в высотных работах — великое дело — хорошая лестница.
Используемые материалы
1. КВ антенна из куска провода.
2. Согласующее устройство RK3ZK.
На благо всех разумных существ. Babay Mazay, июль, 2024 г.
Автор: Сергей
