Вертикал для НЧ диапазонов

   Все понимают, что большой вертикал - залог успеха при работе на 160м и 80м диапазонах. При этом, большинство может себе позволить как по финансовым, так и по жилищным возможностям большие вертикалы, но почему-то вынуждены повторять конструкции коротких и весьма компромиссных вертикалов. В общих чертах процесс моделирования вертикалов описан здесь.

   Ниже будет описана конструкция, механически и электрически сбалансированная, легкая в повторении, но существенно превосходящая популярные описанные решения.

Вот внешний вид конструкции:

1. МЕХАНИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ

   Само полотно вертикала представляет из себя телескопический набор труб Д16Т длиной 29м с 4 ЕН длиной по 6м и 4 ярусами растяжек. Вот описание телескопирования:

  В принципе, делалось из того, что в наличии. Каждый может предложить свой вариант телескопирования. Чисто электрически это не возбраняется при последующем расчете и настройке СУ. Длины труб указаны без учета части труб внутри предыдущих, т.е. обозначены именно "видимые" их части.

Не буду подробно останавливаться на деталях механической конструкции, но несколько акцентов упомяну.

1. звездочками отмечены трубы, в верхних частях которых крепятся оттяжки в 4 стороны. Очевидно, что первая труба является типа станком при последовательном выдвижении труб вверх, поэтому она растягивается отдельным ярусом из стального троса.

2. на 9 трубе крепится самый верхний ярус, при этом часть оттяжек это ЕН длиной по 6м. Еще часть в продолжении  это 4SQ для 80м, но это другая история.

3. Над верхним ярусом стоит свободностоящий хлыстик из 8 труб

4. Трубы ниже верхнего яруса длиной по 3м, вставляются внутрь нижних труб на необходимую длину. Так достигается механическая прочность.

5. Если есть возможность, поднимайте падающей стрелой. У меня такой возможности не было, я поднимал последовательно выдвигая трубы вверх при наличии достаточного количества помощников на оттяжках. Обращаю внимание на главное отличие подъема таких вертикалов: нельзя тянуть оттяжки для выправки изогнутых частей - наоборот нужно ослаблять противоположные оттяжки. Т.е. сам вертикал должен свободно стоять вертикально без механических напряжений. Его и поднимать будет легче.

6. На трубы 5, 6 и 7 нагрузка велика, поэтому они вдвинуты друг в друга больше.

Основание моего очередного вертикала поднято на высоту 3.8м (на станке от УНЖи, которая сюда когда-нибудь "встанет"). Вы можете и на земле его поставить, но я рекомендую поднять хотя бы на 1м, т.к. противовесы лучше от земли поднимать. Об этом позже. Вот такая конструкция при подъеме:

Виден капролоновый изолятор и растяжки нижней трубы-станка с изоляторами (обязательно, т.к. использован трос  5мм).

  Итак, с механикой самого вертикала разобрались. Отдельно акцентирую внимание, что растягивается вертикал (кроме станка) шнуром DanLine диаметром 6мм, никак не меньше, т.к. с годами он теряет прочность. На концы шнура обязательно ставить коуши.

2. СИСТЕМА ИСКУССТВЕННОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

  Сначала про поднятые вертикалы и противовесы.  

Необходимо отметить, что если для диапазона 160м это не совсем 1/4L вертикал и настроенные 1/4L противовесы еще будут прекрасно работать, то для диапазона 80м это уже можно сказать 1/2L с вытекающими тонкостями. А тонкости эти касаются иного распределения токов и напряжений в полотне и требования к электрической прочности узлов СУ, системы противовесов и борьбы с АФУ переходят на совсем иной уровень.

  В первую очередь сразу скажу, что классические противовоесы длиной 1/4L даже идеально настроенные работать на 80м не будут никак и создадут массу проблем с разогревом феррита и плавлением кабеля. Если есть желание их использовать, то необходимо их подключать через 1/4L воздушную высокоомную линию. Но моя рекомендация проста: используйте только настроенные противовесы для диапазона 160м. Их длина порядка 39м и они лучше справятся именно в этом решении с диапазоном 80м, чем 1/4L, являясь для него длиной 1/2L. Если сделать вертикал короче например метра на 3, то картина резко меняется и их будет уже недостаточно и точно придется колхозить другие решения. Не буду на этом останавливаться.

4. Я использовал как двухдиапазонные 160/80 противовесы с трэпами от более короткого вертикала, полноразмерные для 160м, так и укороченные катушкой индуктивности. На самой верхней схеме вертикала крестиком в противовесах указана установка таких катушек. Все решения хорошо себя зарекомендовали. С укороченными катушкой противовесами нужно быть аккуратней, т.к. на 80м диапазоне влияние удлиняющей катушки более выражено и электрически такой противовес перестает быть полуволновым, при определенном стечении обстоятельств. Полноразмерный противовес ведет себя предсказуемо. Настройка противовесов - индикатором тока.

   К слову сказать, противовесы были настроены попарно в резонанс, как диполи и так провисели 2 года. После их настройки с помощью указанного индикатора тока, изменились параметры согласующего устройства, говорящие о том, что сопротивление потреь в земле уменьшилось на 5 Ом, а это очень существенно. Антенна стала узкополоснее.

   Теперь, что касается размещения вертикала на земле с размещением противовесов в траве. Можно! Однако, есть ряд как общеизвестных моментов, так и особенностей. Ну, во-первых, один из моих вертикалов стоял года 3 на земле, имел 24 полноразмерных противовеса из свитой полевки на 80м и 12 полноразмерных противовесов из той же полевки на 160м. Потом это все заросло травой и не мешало. Вертикал был почти таким же, но высота около 21 метра. Забегая вперед скажу, что после его поднятия и удлинения я получил в среднем около 6дБ прироста усиления на 160м. У меня даже сомнений нет, что хотя бы 1дБ - это заслуга поднятых и настроенных противовесов. В общем, чисто электрически можете поставить его на землю и даже согласуете, но придется побороться с АЭФ на 80м. Импеданс-то на несколько порядков выше!

Подытожим:

1. Поднятые противовесы настраиваются на 160м. Не желательно укорачивать.

2. 1/4L для 80м противовесы бесполезны

3. Разместить на земле можно

Итак, имеем палку, имеем противовесы! Теперь нужно это все правильно согласовать!

3. СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

 Вообще говоря, я последние несколько лет использовал временное СУ, по-быстрому сделанное на коленках, которое при необходимости коммутировал вручную и оно прекрасно справлялось даже без влагозащиты и выглядело вот так:

Это я к тому, что не стОит устраивать культ красоты и безосновательного перфекционизма. Гораздо важнее техническая составляющая. Кстати, обратите внимание как организован узел крепления противовесов. Очень удобно!

  При изготовлении ящика я ставил целью переключение 160/80, но и CW/DIGI/SSB. Забегая вперед скажу, что от SSB/80 я отказался, а SSB на 160м увел в японский участок ближе к 1900кГц. Электрическая схема такого решения вот:

     На схеме нет реле К3. Я ее планировал для подключения конденсатора в CW/80, но в итоге, решил сделать только два участка, а нумерация осталась. Для перекрытия всего диапазона 80м нужно три участка.

    В этом состоянии СУ работает на 160/CW. Для перехода в SSB включается реле K2, замыкая катушку L2. При переходе на 80м нужно включить одновременно реле К4 и К1.

  Для ГУ-78 достаточно использовать популярные реле TRA2 для К1 и К2. Но в качестве К4 нужно применять либо ваккумные П1Д, либо с большим воздушным зазором, как у меня.

Если и К4 поставить TRA2, то самое безобидное будет вот это:

Сами контакты реле выдержали, но дуга нашла выход даже в пластиковом корпусе: в крышке реле есть мизерное отверстие, залитое лаком. Вот через этот лак дуга и вышла на корпус металлического ящика. В общем, к выбору реле К4 отнеситесь внимательно.

Внешний вид СУ получился вот такой:

Катушки намотаны на сантехнической трубе диаметром 50мм медным проводом ПВ-1 2.5 кв.мм. Синие катушки из провода 1.5 кв.мм., но только потому что нужно было истратить остаток этого провода. Не принимайте во внимание :)

  Итак, СУ электрически представляет собой катушку с отводом на 160м и Г-контур с конденсатором для 80м.

  Обратите внимание на серую клемму WAGO в центре фото. Очень удобно их использовать для коммутации выводов. Рекомендую. Вот так выглядит:

   Итак, с СУ все понятно, теперь:

4. НАСТРОЙКА СУ

  Настройка очень простая при наличии хорошего антенного анализатора. АА-330 для этого не совсем годится, т.к. размер вертикала великоват, а он плохо с ним справляется  даже если использовать для настройки отрезок кабеля, который был достаточен для вертикала высотой 20м.

Правильная методика изготовления вертикалов и СУ, строго говоря, вот такая:

1. Смонтировать все железо. Вертикал, противовесы. Полностью! И запорный дроссель!

2. Антенным анализатором снять импедансы в интересующих точках

3. Расчитать СУ любой программой

4. Сделать СУ, учитывая, что контакты реле также имеют свою L и C и они вносят свой вклад.

Вам полезно поступить также, но можете за основу взять и мои исходные данные.

Итак, настройка!

1. ставим СУ в 160/SSB. В этом положении согласование осуществляет набор катушек L2+L4.

2. Катушка L4 влияет на частоту, L2 - на согласование

3. Включаем CW и катушкой L3 настраиваем частоту в CW.

4. Контрольная проверка CW/SSB и, при необходимости, корректировка L2. 160м настроили!

5. Включаем 80м SSB. Тут настройки весьма острые, но при наличии заранее снятых импедансов голого вертикала и предварительного расчета СУ все просто. Сначала переменным конденсатором настраиваем на нужную частоту, корректируя L1, при необходимости.

6. Включаем 80/CW и оцениваем степень согласования. При этом, L2/3/4 НЕ ТРОГАТЬ! При необходимости, корректируем L1 и снова повторяем п.5 до того момента, когда при одном С1 получаются удачные настройки CW и SSB. При подключенном анализаторе к К1 (на вход СУ) все хорошо видно, поэтому уже после первой итеррации обычно все на месте.

7. Вместо переменного конденсатора запаять постоянный типа К15У-1 достаточной электрической прочности.

Здесь нужно отметить, что цена конденсатора на 80м составляет примерно 10пФ/100кГц, т.е. достаточно острая. Кстати, поэтому и ТКЕ конденсатора должен быть хотя бы М150. Катушка оказывает меньшее влияние. Строго говоря, можно создать ситуацию, когда возможно использование всего 1 реле (К4) для переключения диапазонов (катушка L1 может отсутствовать), но это другая тема.

Я получил вот такие результаты:

  Можно было побороться за более качественное согласование на 160м, но мне было достаточно.

Теперь немаловажный вопрос:

5. БОРЬБА С ТОКАМИ НА ОПЛЕТКЕ КАБЕЛЯ

  Я уже говорил, что на диапазоне 80м этот вертикал уже почти 1/2L, а это накладывает более жесткие требования к дросселю на кабеле на входе в СУ. Что это такое и почему нужно на это обращать внимание написано здесь и здесь.  Обязательно примите данный фактор во внимание. Перед настройкой СУ нужно чтоб дроссель уже был на кабеле до анализатора.

  Стандартные методы типа колец на оплетке работать не будут. Это видно, как меняются настройки антенны на 80м диапазоне при использовании разных запорных устройств. На 160м разницы нет, но оно и понятно.

   Используйте кольцо М600НН 100х60х15, намотайте на нем 29 витков кабелем RG-142 (для мощностей выше 1кВт) или RG-58 для мощности до 1кВт и этого будет достаточно, ниже приведены параметры такого дросселя. Это примерно 3м кабеля и >50дБ подавления.

  К слову сказать, при тестировании, даже кабель RG-58 при мощности 2кВт показал себя на удивление достойно. Нагрев системы был вменяемым даже при работе в FT8. Любая разумная комбинация маленьких колец снаружи оплетки кабеля будет плавить кабель мгновенно. Вот результат работы столбика феррита М600НН длиной 1метр:

Итак, мы видим, что сложного в изготовлении и согласовании большого вертикала ничего нет. Не ограничивайте себя короткими палками, делайте настолько большие палки, насколько это возможно в ВАШИХ условиях, а не такие как где-то написано!  А согласовать - это вообще не проблема. Самое сложной во всей этой истории - поднятие самого вертикала. Ну еще изготовление хорошой системы противовесов, если будете ставить его на земле - это и в одиночку можно справиться!

                                                                                      26.01.2019