J-антенна

Всем привет! С вами Серёга Сектор. И сегодня я вам хочу показать, что такое J-антенна и, собственно, как у меня получилось собрать первую такую антенну.
Естественно, начиналось всё с того, что я однажды от кого-то услышал о существовании так называемой Йот (J) антенны, которая имеет очень простую конструкцию и довольно неплохую эффективность в работе. Первые же запросы в поисковой системе навели меня на соответствующие статьи, а так же на множество онлайн калькуляторов J-антенн, которые позволяют быстро сделать расчёт всех длин элементов конструкции на необходимую рабочую частоту. Простота конструкции и присутствие небольшого дополнительного усиления (~3дБ) сразу меня заинтересовало и я тут же взял эту антенну в заметки.
Ссылочки:
1. http://www.qrz.ru/schemes/contribute/antenns/rk3zk-ant.shtml
2. http://ra4foc.narod.ru/hf/antena/ant_j_rasch.html
3. http://radiowolna.narod.ru/jantenna.html

J-антенна представляет из себя некое подобие открытого петлевого вибратора, у которого один конец петли развёрнут и смотрит прямо вверх. На самом деле данная антенна является классическим примером антенны 1/2 длины волны, согласование которой происходит за счёт двухпроводной резонаторной линии. Об этом подробнее можно почитать на страничке по первой ссылке.

Через некоторое время мне захотелось повторить конструкцию J-антенны, но уже в базовом варианте, для того, чтобы иметь возможность установки её на крыше здания. Здесь меня больше всего волновал вопрос запитки антенны, который не очень хотелось делать обычным способом, когда коаксиальный кабель запаивается к антенне напрямую. Решил поискать конструкции готовых антенн с запиткой через разъём, чтобы узнать, какие существуют варианты установки разъёмов для J-антенн. Поиск Гугла в картинках выдал очень интересные результаты, некоторые из которых я тут же сохранил себе на диск для более подробного изучения.

Особенно меня удивила, порадовала и вдохновила вот эта конструкция, объединяющая на одной мачте сразу три антенны, питающиеся одним коаксиальным кабелем через дуплексный фильтр.

Поэтому для себя я решил, что примусь за создание именно такой конструкции. И именно из медных труб.
Надо сказать, что достать медные фитинги оказалось гораздо сложнее, чем достать медные трубы. Хотя бы потому, что медные трубы продаются во многих местах, а фитинги нашлись только в одном месте и по довольно кусачим ценам. Ну, куда-ж деваться, когда очень захотелось?

На руках у меня оказались медные трубы диаметра 3/4", это 19,1 мм. Довольно крупные. Посчитав в калькуляторе размеры элементов принялся распрямлять скрученную бубликом трубу. Разгибать их нужно аккуратно, постепенно распрямляя целиком небольшими участками. А уж потом можно начинать местное рихтование, для доведения трубы до почти прямолинейной формы.

Заглушки для верхних концов, к сожалению, не смог найти, поэтому пришлось использовать латунные пробки для труб с резьбой и обточить у них все грани до круглого состояния на наждачном камне.
Запайку всех элементов производил газовой горелкой. Припоя потребовалось довольно много. Обязательно следует зачищать все места запайки и желательно использовать паяльный жир.
Стоит упомянуть так же, что онлайн калькулятор делает расчёт длин исходя из определённой толщины проводника (обычно это проволочка 1-4 мм) и не учитывает диаметр используемых вами элементов. Для этого существует определённая поправка длины и соответствующая формула. Беглый поиск этой формулы результатов мне не дал, поэтому было решено оставить пока всё как есть и посмотреть что получится с имеющимися трубами.
Для начала решил собрать антенну на 144 мГц (2 м УКВ диапазон).

Вот так выглядит антенна, которая у меня получилась. Точку запитки антенны подбирал опытным путём, перемещая разъём с запаянным проводом вдоль элементов и проверяя показания антенного анализатора. После того, как были сделаны отметки, разъём благополучно был запаян на своё место.

 

Дальше, заранее приготовленный кабель РК 50-4.8-37 с запаянными ВЧ штекерами, был подключен к разъёму антенны и к анализатору для проверки КСВ антенны, её ВЧ-сопротивлений в положении свободного стояния, так сказать. Результат измерений немного разочаровал. Промахнулся на 3 мГц. Вместо полагающихся 145.000 мГц, я получил идеальный резонанс на частоте 148.400-148.500 мГц.

Коротковата вышла. Положив на верхние концы элементов антенны по одной латунной пробке, резонанс сместился куда надо. Это означает, что антенну нужно сделать длиннее примерно на 10 мм.
Удлинять элементы планирую либо при помощи медной втулки, которую придётся отдельно приобрести, либо при помощи всё тех же латунных втулок, которые опять же, придётся приобрести и затем ещё и обточить. Конечно, можно попробовать просто запаять небольшой медный кусочек проволоки, но я предпочту сохранить верхний диаметр элемента, поскольку предполагаю, что это влияет на торцевой эффект, что так же сказывается на диаграмме направленности антенны.

Что-ж, попробую теперь собрать такую же конструкцию на 430-440 мГц, о чем постараюсь ещё раз написать здесь.

 

Полосу можно определить, посмотрев на показания анализатора в последних фотографиях.

 

Теоретически да. Но я бы не сказал, что полоса такая уж и узкая. Полоса нормальная. Просто весь резонанс ушёл на 148.500. Получается +/-2,5 мГц. Итого полоса в 5 мГц по КСВ=1.5. Чего будет мне вполне достаточно.
Это примерные данные. Ведь замеры проводились внутри помещения, и есть влияние стен, потолка, пола. В конце концов, собственных рук. Плюс отсутствие нормального заземления на ноге антенны. Про трансформацию ВЧ-сопротивления кабелем, тоже не стоит забывать.
Кстати, если кабель убрать, а анализатор подключить напрямую к разъёму антенны, то резонанс спускается на 145 мГц. Однако получается он такой только в том случае, если за корпус анализатора держаться руками.))

 

Попробуй антенну разместить горизонтально по середине комнаты. Возможно меньше будет влияние предметов.

 

Попробую завтра на улице померить. Помощника бы ещё найти, чтобы держал эту штуку.)

 

Вечер добрый, а чем будете медь от атмосферы защищать?

 

Приветствую! А мы её лаком покроем, ну или другой краской. Я бы предпочёл белый глянец.

 

Какой лак используете для таких устройств, специальный радиопрозрачный?

 

Можешь расчитывать на меня )

 

ОКЕ!

 

А этой антенне не нужно будет заземление?

 

Нужно, но не столь критично в самой её работе, как я понимаю. Отрезок трубы внизу может быть произвольной длины. Можно повесить на мачту, а можно сделать мачтой. Воткнуть в землю на огороде, например.
Заземление крайне приветствуется. Антенна полностью защищена от статики и грозовых разрядов, поскольку имеет прямой электрический контакт всех элементов с землёй и короткозамкнутую фидерную запитку.

 

Сергей, могу предположить, что может быть влияние налипшего снега в районе разъема между центральной жилой и места пайки коннектора. Пока зима и снег можно будет проверить это влияние.

 

Проверим конечно.

 

Всё понятно. Спасибо.

 

Сегодня произвели измерение антенны на улице. Вынос антенны за пределы помещения сдвигает резонанс на 1 мГц ниже по диапазону. То есть на 147.500. Примерно такой же результат я получаю, когда располагаю антенну в помещении горизонтально, вдоль комнаты.