4 Square 80 метров

Антенна представляет из себя четыре фазированных вертикальных излучателя, расположенных на мачте УНЖА (высота 37,5 метров). Сверху расположена вращающаяся антенна 4 элемента Яги на диапазон 40 метров.

Описание конструкции

Вертикальные элементы располагаются на оттяжках из шнура Данлайн диаметром 6 мм при длине каждого около 45-50 метров. Радиус оттяжек определялся по имеющимся возможностям их расположения на местности с учетом того, что сами элементы должны висеть строго вертикально и иметь одинаковое расстояние от центра мачты.

Провод закреплён через коуш, что позволяет избежать его перелома.

 

Положение изолятора (толстый текстолит) на шнуре уточняется уже непосредственно от центра мачты в процессе инсталляции, что очень удобно.

 

Сами элементы и противовесы выполненыиз провода марки АПВ-16 (алюминий в изоляции), имеют небольшой вес и достаточно толстые.

Внешний диаметр провода в изоляции 6.5 мм, сам провод диаметром 4.6 мм.

 

Длина провода, с резонансом на 3,65 МГц должна быть 19,4 м. Без изоляции это будет уже 3,75 MГц. Для системы из нескольких вибраторов надо делать длиннее чем для одиночного элемента, есть такой момент из-за взаимного влияния антенн, резонанс каждой антенны повышается примерно на 5%. Поэтому частоту резонанса каждой антенны надо смещать на 3,55 МГц, чтобы в системе потом она резонировала на 3,65 МГц. Если нужно учесть и этот фактор, то длину надо выбрать именно 20,0 м, тогда изолированный провод такой длины будет резонировать на 3,55 МГц, а в системе он будет на 3,65 МГц.

Были изготовлены четыре коробки. В меру возможностей они герметичны для защиты от влаги точек подключения провода элементов к коаксиальному кабелю. В дальнейшем в этих коробках возможно появление коммутации шлейфов для увеличения диапазона рабочих частот с хорошими значениями КСВ.

 

Внутри коробки находится текстолитовая пластина для фиксации самого кабеля. Коробки через U-образные хомуты и через более широкую текстолитовую пластину прикреплены на верху деревянных столбов.

 

Нижние концы закреплены на высоте 3,5 метра от земли на деревянные столбы. Радиус расположения этих столбов от центра мачты – 14,5 метров.

 

Противовес для каждого элемента один. Он расположен параллельно поверхности на той же высоте 3,5 метра и натянут между двумя столбами (окружающими деревьями). Длина противовеса 20,1 метра. Концы Вертикального элемента и противовеса зачищены от изоляции и сведены в герметичную коробку. К ней подведен коаксиальный кабель, на который нанизаны ферритовые кольца общей длиной 1 метр.

 

 Данное токовое симметрирующее устройство заключено в термоусадочную трубку соответсвующего диаметра и загерметизировано. Таких точек подключения четыре, по числу элементов. Коаксиальный кабель должен иметь строго определённую длину – ¼ длину волны на резонансной частоте. Особое внимание было уделено типу кабеля. Его Кук- коэффициент укорочения должен составлять 0,82-0,85. Иначе кабель с меньшим Кук невозможно будет протянуть от центра мачты до точек подключения элементов антенны. Мы применяли коаксиальный кабель марки RG11 с волновым сопротивлением 75 Ом. Длины составили около 17 метров и были уточнены в процессе точной подгонки. Применение длины кабеля в ¾ длины волны потребовало бы уже иметь подобные отрезки длиной 50 метров.

Кабели сведены в одну точку на самой мачте, там находится направленный ответвитель. Его схема вместе со схемой коммутации приведена ниже:

Схема гибридного ответвителя
Схема гибридного ответвителя

Основой системы является гибридный ответвитель на ферритовых кольцах Амидон. Конструкция выполнена в отделной герметичной коробке, которая установлена на мачте УНЖА. Вводы коаксиальных кабелей герметичны.

На фотографии конструкция Тр-1
Намотан он на сердечнике T400A-2.
Индуктивность получилась 2,53 мкГн, добротность Q=250.
Провод: фторопластовый ПТЛ-200 сечением 4 кв.мм.
При семи витках индуктивность великовата.

При шести она составила 2.06 мкГн - самое то.

На фотографии конструкция Тр-2
Намотан он на трёх сложенных вместе кольцах НН400 общим габаритом 125х80х36.

Фторопластовый коаксиал по изоляции 7 мм, диаметр внутренней жилы 2.5 мм, оплетка и центральный проводник имеют серебренныое покрытие. Индуктивность запараллеленных оплетки и жилы 52 мкГн (7 витков).

 

 

Очкнь желательно проверить фазовый сдвиг!

Был использован Tektronics 2024.

Допустима погрешность в 10%.

Подробности настройки и проверки изложены тут.

Особое внимание следует уделить применяемым конденсаторам. Они должны обеспечивать стабильность параметров при изменении температуры окружающей среды. Желательно ставить мощные керамические с нулевым ТКЕ. Отечественные К15У, имеющиеся в наличии, оказались с совершенно жутким ТКЕ - М1500.

На самом деле не все так уж и страшно. Нет нужды применять К15У в гибридном ответвителе, т.к. реактивная мощность там будет не такая, как на горячем конце П-контура. В маткаде было посчитано, что для 5кВт мощности и емкости 436 пФ «реактивка» будет всего 1,67 кВар. Учесть нужно и саму схему гибридного ответвителя, там две одинаковые параллельные ветви, в каждой из которых по конденсатору в 436 пФ. Поэтому ток ВЧ поделится между ветвями и на каждую ветку придется примерно 835 Вар. Это уже совсем не 25 кВар, которые на горячем конце П-контура. Поэтому выбирать стало намного легче.

Конструкция пульта управления коммутации переключения направлений приведена на фотографииях.

Схема пульта управления
Схема пульта управления

Схема ВЧ детектора и комаратора напряжения, используемых для контроля ВЧ мощности в нагрузочном сопротивлении гибридного ответвителя приведена.

Индикаторный прибор отображает уровень мощности в Dummy Load. Это будет очень полезно для любителей QRO. В нашем варианте - не реализована эта схема. Принцип работы схемы простой. Светодиод включается, если напряжение, приходящее от детектора, больше, чем заранее установленное напряжение, доставляемое потенциометром R6. Настройка чувствительности выставляется R3, а уровень тревоги R4.

В качестве реле применяются ТКЕ-54. Следует уделить достаточно внимания и нагрузочному резистору (Dummy Load) - на нём возможно выделение достаточно большой мощности на крайних частотах диапазона - до 15-18 %.

При подводимых измеренных непосредственно на входе 100 Вт, на 3500 - в балласте 11 Вт, на 3600 - 2.5 Вт, на 3690 - 11 Вт, на 3800 - увы, 31 Вт. В планах у коллектива есть два способа, либо добавить переключаемый шлейф, либо попытаемся расширить полосу рабочих частот по рекомендациям W1MK.

Модель в EZNEC

Характеристики на 3500 кГц

Характеристики на 3800 кГц


Некоторые пояснения по конструкции даны на фотографиях внизу этой страницы сайта.

Источники информации

Статья UA0ANW Антенна диапазона 80 метров - 4 Square и оригинальные фотографии конструкции.

Статья TK5EP Four square phased verticals (Положение переключателя не соответствует фазировке на схеме ГО)

Статья VE3KF Про 4SQ

Сервер радиолюбителей России - схемы, документация, соревнования, дипломы, программы, форумы и многое другое!
Live Contest Score Server