Малоизвестная антенна CCD

Малоизвестная антенна CCD

Автор: Jim Gray, W1XU
Перевод UA6LGO

Прим. переводчика. Ниже приведен перевод статьи, опубликованной на http://www.antennex.com , где описана практически неизвестная российским радиолюбителям, но заслуживающая, на мой взгляд, интереса и усилий по изготовлению, так называемая CCD-антенна. Компьютерное моделирование антенны показало, что от антенны действительно можно ожидать эффективной работы. Но, поскольку практика - критерий истины, я решил, что данный материал следует разместить на СКР с тем, чтобы все желающие могли получить некий первоначальный импульс для того, чтобы попытаться изготовить и испытать эту любопытную антенну.

CCD - аббревиатура от "Controlled Current Distribution"(Управляемое распределение тока) и
относится к распределению тока радиочастоты в резонансной антенне. Обычные антенны (подобно приведенному в качестве примера полуволновому диполю) дают распределение тока по длине антенны как показано ниже.

Тогда как CCD-антенна дает распределение тока по длине антенны подобно приведенному ниже:

Заметьте, что ток в каждой точке по длине CCD-антенны стремится к равномерному распределению, отсюда и ее название.

CCD-антенны по отношению к обыкновенной проводной антенне имеют большие и важные преимущества. Например, в них отсутствует стоячая волна напряжения, что означает отсутствие краевого эффекта. Благодаря этой особенности, CCD-антенны относительно невосприимчивы к земле и другим объектам, и могут работать эффективно даже лежа на земле! Это означает также, что CCD-антенны могут располагаться близко к стенам, ветвям деревьев, другим антеннам и объектам с очень малым влиянием с их стороны.

Высота подвеса и ее влияние на силу сигнала.

CCD-антенны дают более мощный сигнал, чем обычные антенны при той же высоте подвеса и должны иметь меньший угол излучения при одинаковой высоте подвеса.
Помня об этих преимуществах, нельзя забывать и о недостатках CCD-антенн - преимущественно механического характера. Они более трудоемки в изготовлении, имеют вдвое большую длину, чем обычные проводные антенны и несколько более дороги, потому что, начиная от точки питания и до самого конца, в полотне антенны через малые промежутки располагаются конденсаторы.

Если Вы готовы примириться с некоторыми неудобствами и Вам нравится новое, то CCD-антенны
как раз для Вас. И еще одно: Ваши контакты в эфире станут длиннее и чаще, потому как и другим захочется узнать побольше об этой малоизвестной антенне. В подтверждение сказанному привожу такой факт: автор разослал более 25 конвертов с информацией другим радиолюбителям, которые проявили огромный интерес к конструированию CCD-антенн.
Сигналы станций энтузиастов CCD-антенн, с которыми работал автор, имели, как правило, мощные сигналы - даже среди лучших на диапазонах.

Многодиапазонное использование CCD-антенн

CCD-антенны успешно используются на всех диапазонах, начиная с низшей частоты, для которой она была сконструирована. Например, описанная ниже версия антенны для 40-метрового диапазона
успешно использовалась на 40, 30, 20, 17, 15, 12, и 10-метровом диапазонах.
В большинстве случаев согласующее устройство необходимо для каждого диапазона, кроме нижнего, где антенна имеет "натуральный" резонанс и может быть запитана с помощью 300 или 450-омной
симметричной линии передачи. Автор использовал 6:1 или 4:1 симметрирующий трансформатор для перехода к 50 или 75-омному кабелю соответственно. Точка питания может располагаться фактически в любом месте по длине антенны ввиду того, что токи по длине антенны одинаковы. Входное сопротивление антенны составляет величину порядка 250 ом и антенна может иметь много изгибов без всякого вреда.

Хотя автор приобрел большой опыт с его CCD-антенной, он продолжал получать опытные данные и от других конструкторов антенны: W4FD и W4ATE - держателей патента на эту уникальную антенну.
Оценки сигнала постоянно были лучше, чем с другими антеннами, имевшимися на радиостанциях - при любых условиях; помехи находящимся поблизости электическим и электронным приборам были сведены к минимуму (возможно, из-за отсутствия участков с высоким напряжением, имеющихся в обычных антеннах).

Пригодность для стесненных условий размещения

Поскольку я не мог позволить себе выкроить 140 лишних футов, чтобы натянуть мою собственную CCD-антенну на 40-метровый диапазон, вытянув ее в прямую линию, я изогнул ее в фигуру, подобную ромбу, имеющую размеры от 65 до 70 футов в длину и порядка 25 футов в ширину! Оцените такую возможность для небльшого участка: разместить две CCD-антенны одну над одной, поддерживаемые общими мачтами и запитанными синфазно для увеличения усиления. Это что-то!

Конечно, Вам хотелось бы узнать, где можно разыскать больше информации о CCD-антеннах, поэтому глядите ссылки, сопровождающие статью или запросите копии из 73 Magazine, WGE Center, Hancock New Hampshire 03449. Возможно, этих изданий может и не оказаться, поскольку 18 лет - это большой срок, чтобы хранить старые журналы. Если там Вам не смогут помочь, поищите эти издания в личных коллекциях где-либо, в библиотечных коллекторах и, конечно, в собственной библиотеке.
Две основополагающих статьи, написанных W4FD и W4ATE, были опубликованы в октябре 1978 г. и июле 1981 г. в журнале 73 Magazine. Другие статьи, приведенные в ссылках, Вы также можете поискать, если есть интерес и желание, но эти две - наиболее существенны.

Конструирование CCD-антенны для 40-метрового диапазона.

В следующих разделах показан мой подход к конструированию моей антенны, однако и другие методы возможны. Конденсаторы должны иметь допуск 5%, рекомендуемый тип - слюдяные, хотя и другие типы тоже можно использовать. Величина пробивного напряжения вовсе не должна быть высокой, если рабочее напряжение конденсатора 200 В - этого вполне достаточно, даже для радиолюбительского киловатта. Некоторые конструкторы ставят параллельно каждому конденсатору резистор 47 Ком для того, чтобы обеспечить стекание статических зарядов и воспрепятствовать их накоплению.

"Тихая" антенна
CCD-антенна - "тихая" антенна по сравнению с тем, что Вы, возможно, используете, и я думаю, это потому, что в ней отсутствуют участки с высоким напряжением. (Я так полагаю, что здесь имеется ввиду невосприимчивость антенны к помехам, порождаемым электрическими разрядами - как макро-, так и микро-. - Прим. перев.)Я бы посоветовал защитить и конденсаторы, и изоляторы термоусадочной трубкой ( как сделал я ) или силиконовым герметиком.
Выводы конденсаторов не должны иметь возможность смещаться относительно тела самого конденсатора и относительно каждого из проводов во избежание поломки, поэтому защита термоусадочной пленкой или силиконовым герметиком - мера необходимая.

Ссылки.
Antenna Design: Something New W4FD, W4ATE, October 1978;
The CCD Antenna—Another Look, W4FFD, W4ATE, July 1981;
The CCD Antenna Revisited W4ANL, May 1982, and KC8BN had an article in 1983 in 73 date and title unknown to author;
and This Antenna Is Too Good To Be True W4HDX February 12984;all of the articles mentioned were in 73 Magazine.
The last article The High-Performance Capacitively Loaded Dipole May 1984 HAM Radio magazine.

Источник комплектующих
Автор использовал конденсаторы производства фирмы Apache Reclamation and Electronics Inc, 313 West Apache Street, Phoenix, AZ 85003; Tel.:(602) 254-0613.

Полная длина - 42.846 м.
48 секций из провода ф 1.024
Длина каждой секции 892.63 мм
Индуктивное сопротивление проводника секции X_l : 58.2306 Ом
Емкостное сопротивление конденсаторов Xc :58.206 ohms
(Компенсация почти точная)
46 конденсаторов по 390 pF ( точное значение 390.454 pF)

Полная длина антенны 16.599 м
52 секции длиной 319.25 мм каждая из провода ф1.29
50 конденсаторов емкостью 201 pF каждый
Точное значение емкости конденсаторов 197.787 pF

Результаты измерения входного сопротивления для моей 40-M CCD-антенны, подвешенной в форме ромба с высотой подвеса ближнего конца 2.134 м над землей.

Примечание: в точке питания согласующе-симметрирующее устройство 6:1
плюс 2.134 м кабеля RG-59/U (75 Ом).

Экспериментальное сравнение 41.148 м ромба (открытый конец) и 42.977 м CCD-антенны (тоже в виде ромба) при одинаковых условиях подвеса. Питание симметричной линией 450 Ом плюс симметрирующе-согласующее устройство 4:1 плюс 2.134 м кабеля RG-59/U (75 Ом).

Примечание переводчика: я бы применил керамические орешковые изоляторы вместо того, что предлагает автор - надежнее будет. Либо их самодельные аналоги, выполненные из капролона. Фторопласт лучше не применять, т.к. этот материал плохо переносит механические нагрузки. Прошу извинить за отсутствие перевода в графических файлах - нечего там переводить, понятно все... Всех-то делов - разбить полотно антенны изоляторами и припаять конденсаторы - лучше всего типа СГМ. Для согласования антенны советую обратить внимание на трансформатор конструкции UA6CL .
Наиболее целесообразное направление для конструирования - это Inverted Vee на "низа" и вертикальная антенна на 21/24/28 МГц. Для желающих произвести собственный расчет такой антенны я присовокупил программу на Basic'е - называется CCDANTEN.BAS. Удачи!
И поделитесь, please, полученными результатами.

Сергей (UA6LGO), ross@tsure.ru
(Только для публикации на СКР)

Нижняя расчетная частота 10.1 MHz	Альтернативный вариант
Полная длина: 29.695 м	29.62 м
62 секции длиной 478.97 мм из провода ф1.29	64 секции длиной 477.77 мм
60 конденсаторов по 390 pF каждый	62 конденсатора по 390 pF каждый
Точное значение емкости конденсаторов 395.233 pF	Точное значение емкости конденсаторов 394 pF
Компенсация неполная, но допустимая

Частота (MHz)	Активная составляющая (Oм)	Реактивная составляющая (Oм)
07.000	035	100 (L)
10.100	025	025 (L)
10.125	020	025 (L)
14.060	026	150+(L)
18.070	100	050 (L)
18.145	100	050 (C)
21.045	175	160+(L)
21.200	175	060 (L)
24.900	090	060 (C)
24.980	100	060 (C)
28.000	030	140 (C)
28.500	030	140 (C)

Диапазон	Среднее значениесигнала, Plain Loop	Среднее значениесигнала, CCD Loop	С наклоном
10	S-8	ID	ID
12	ID	S-5.5	ID
15	ID	ID	S-7
17	S-6.75	S-7.5	S-8.4
20	S-6	S-5.6	ID
30	S-7.5	S-8.25	S-6.5
40	S-7.5	S-8.5	ID