Технический КВ форум

« 4х элементные вертикальные передающие антенны
4 SQUARE TX»
Андрей Федорищев
www.RA6LBS.ru

Передающие антенны:
Ненаправленные
Inverted Vee;
Диполя;
Треугольники – квадраты;
Вертикалы;
Направленные (фиксированные и вращаемые)
Yagi (алюминиевые и проволочные)
Quad
Фазированные «штыри»

Почему штыри и почему их 4?
Плюсы:
Наилучшие диаграммы в вертикальной плоскости;
4 штыря расположенные квадратом, обеспечивают минимально необходимое перекрытие азимутов;
Существенно большая механическая прочность и надёжность по сравнению с Yagi, QUAD;
Мгновенное переключение в 4 или 8 направлений:;
Существенно меньшая стоимость системы и стоимости её эксплуатации;
Минусы:
Необходимость выполнения «омеднения» земли;
Значительная (хотя и меньшая чем требуется для Yagi и Quad) высота элементов на диапазонах 160-80;

История антенны 4SQUARE в радиолюбительской литературе
1965, QST, March, Fred Collins, W1CF, «A Switchable Four Element 80 Meters Phased Array”;
1977, QST, April, Fred Collins an others, W1CF, «360 Degree Steerable Vertical Phased Arras”;
Компьютерный расчёт выполнен на программе ARRAY, язык программирования Fortran IV;
NCJ, March/April 2004, Al Christman, K3LC, «A Four SQUARE with Eight Directions»

Схема расположения элементов

Диаграмма антенны из «библии» ON4UN
Видно, что ширина переднего лепестка по уровню -3db составляет менее 90 градусов.
Это заствляет задуматся о необходимости 8 направлений вместо 4х;

Схема вертикального элемента

Варианты расположения элементов:
Элемент может быть наклонён
«в центр» под небольшим углом;
Разнос элементов (квадрат) может быть произвольным,
от 1/2λ до 1/8λ!

Варианты «противовесов», и их «классификация» в порядке ухудшения …
Лежащие на земле
могут быть слегка (5 см.) прикопанными и зарастают травой;
Закопанные в землю
глубина 30-50 см. (требуется любителям огородничества или когда жена против …)
Приподнятые над землёй
обычно на высоту 3-5 метров, но чем выше тем лучше, НО НЕВРЕЬТЕ тем кто говорит и обещает что это полноценный «аналог» …
Три варианта ведут себя «по разному» с любым вертикалом!

Противовесы нужны
для уменьшения потерь в «ближней зоне», это «ЭКРАН» !
Критерии оценки их качества и достаточности:
КОСВЕННО:
Величина сопротивления потерь в «земле», измеряется методом измерения входного импеданса вертикала и вычитания расчётного над «идеальной» землёй;
НЕПОСРЕДСТВЕННО:
Измерением уровня напряжённости поля в дальней зоне и прекращением прироста уровня при увеличении к-ва противовесов;
Это единственный точный индикатор «достаточности»

Сколько их нужно и каких?
- Противовесов много не бывает;
- Лучше лежащие на земле;
- Хороший компромис от 30 штук;
- Длинна от «сколько помещается» до L/2, если они лежат на земле;
- система 4SQUARE «работает» с количеством от 12 шт. и длинной от 1/8λ;
- материал: медь, аллюминий (там где его можно в почву ложить) и провод «полевик» - П274М ;

Схема расположения противовесов
4 «независмые» системы под каждым из вертикалов;
4 независимые системы противовесов

Ещё вариант:
Радиально расходящаяся из центра система, с проваренными «кольцом - шиной» под элементами и в центре;
Используется если в центре стоит вертикал на диапазон 160 м.

Геометрия
«Большой Правильной Антенны»
Элементы антенны 4SQ80 «наклонены» к центру, точки питания разнесены на расстояние 1\5 λ;
Мачта используется как «вертикал» на 160 с «ёмкостной нагрузкой» 4х 6м.

Схема ВЧ соединений

Линия питания элемента, длинной ¼λ
Малоизвестное свойство линии ¼λ :
Ток на конце линии равен напряжению на её входе/Rлинии независимо от нагрузки линии;
- все 4 вертикала возбуждаются одинаковым током!;
Дроссель из ферритовых колец, L = 1 метр;
Кабель RG8X, RG11 со вспенённым диэлектриком;

Гибридный ответвитель

Схема - 4 направления

Пульт управления - 4 направления

Схема - 8 направлений

Большая, «правильная» антенна!

Варианты

Кот Морзе и изолятор мачты
QTH UA4CC

Очень Большая и Очень Правильная антенна
4 SQUARE 160
первая в России!
QTH RN6BY