«Змей Горыныч» на средневолновый диапазон 200 метров.

Сергей Комаров, UA3ALW
Радиостанция «Зеленый глаз»

Устроить в городских условиях передающую антенну средневолнового диапазона – задача не простая. Протяженная проволочная антенна будет всегда привязана к окружающим зданиям, поэтому универсального рецепта «правильной» антенны быть не может. Часто случается в городских кварталах, когда соседствуют пятиэтажные длинные дома и 9-12-и этажные высокие башни. Вот тут-то сам собой и напрашивается «Змей Горыныч» - сложенный втрое вертикальный четвертьволновый вибратор с емкостной нагрузкой на горячем конце. В профиль антенна действительно напоминает трехглавого змея.

Эта антенна – конструктивно, производная от «Треххвостки» с длинным снижением. Однако по физике работы, в отличие от треххвостки (она, по сути – наклонный луч), «Змей Горыныч» - это вертикал. Конструкция ясна из рисунка. Верхнее полотно тремя анкерами крепится либо к краю крыши (ограждение использовать нельзя), либо заходит на чердак через слуховые окна. Противоположный конец верхнего полотна необходимо оттянуть как можно дальше и как можно сильнее, чтобы «головы змея» занимали бы положение максимально близкое к горизонтальному. Именно этот узел антенны испытывает самые большие нагрузки. Головы дракона выполняются из биметаллической проволоки БСМ-1-2,5 мм. Главная оттяжка – либо из 5 мм стального троса, либо из 4-х миллиметрового биметалла БСМ-1. Чтобы оттяжка не резонировала на рабочей частоте (по закону подлости, она, ведь, точно окажется длиной 45 – 50 метров), ее разбивают орешковыми фарфоровыми изоляторами 50х70 мм на несколько частей по 10 – 15 метров.

Снижение антенны дальним концом закреплено к стене через три изолятора 28х40 мм и оттяжку, чуть ниже половины высоты противоположного здания. Снижение выполняется из медного изолированного провода, сечением 2,5 – 4 мм², перевитого втрое неплотным повивом. То есть, получается литцендрат из трех жил. Можно перевить и 3 провода П-268. Такая сложность обусловлена большим ВЧ током, протекающим по снижению при работе антенны на передачу.

Закрепить оттяжку на стене здания на высоте пятого этажа можно используя закладные петли из 4-х миллиметровой стальной проволоки, которые для того и предназначены и по строительным нормам обязательно устанавливаются на стенах зданий. Вот, например, как они выглядят из окна дома, где я живу. Надо только очень внимательно посмотреть на стену.

Если по каким-либо причинам таких петель в стене Вашего здания нет, то вполне допустимо сделать их самостоятельно, установив в стену с помощью перфоратора и гаечного ключа пару анкеров, которые сейчас в широкой номенклатуре продаются на строительных рынках. Добраться до нужной высоты по ровной стене можно двумя способами:

- договориться с верхолазами, которые висят на веревках и красят стены домов;

- договориться с водителем подъемника «кошачья лапа» и самому установить анкера.

В обоих случаях цены вполне приемлемые. Только вот тут внимание! Анкеров надо ставить обязательно два на расстоянии около 25 - 30 см друг от друга, как показано на фотографии. Их петли надо соединить 4 мм стальной проволокой, сложенной вдвое, с небольшим провисом и за ее середину привязать оттяжку, чтобы при натяжении усилие было направлено не столько на вытаскивание анкера, сколько на стягивание анкеров друг к другу. Тогда анкеры «закусят» и не выдернутся из стены. – Вот, где сопромат пригодился!

Противовесы и заземление. Для любого вертикального λ/4 вибратора необходимо и то, и другое. В качестве заземлителя потребуется 3-х дюймовая стальная ржавая водопроводная труба длиной 3 метра. Впрочем, пойдет и оцинкованная. С одного конца, отступив 30 мм, сверлим в ней крест-накрест 4 отверстия, диаметром 10 мм. К одному приболтим клемму с запаянным в нее проводом заземления, сечением не менее 16 мм² (лучше 20), который пойдет к передатчику. К остальным трем болтим пять-шесть клемм, в которые запаяны 15-и метровые куски проволоки БСМ-1, диаметром 4 мм. Трубу надо вкопать вертикально в газончик около дома, напротив вашего окна, но не ближе трех метров от стены. Для этого покупаем на рынке садовый бур, диаметром 160 мм, надставляем ему ручку до трех метров и бурим скважину. Пока Вы бурите, пусть жена растворит в двух ведрах воды килограмм медного купороса CuSO₄ (по полкило на ведро). Когда «ямка» будет готова, опускаете в нее трубу (болтами кверху) так, чтобы она туда ушла полностью, вровень с землей. Засыпаем вокруг трубы землю, проливая ее для уплотнения раствором медного купороса. Расходовать раствор надо так, чтобы хватило пролить всю землю, что будет засыпаться в скважину. По мере засыпания земли и проливания, утрамбовываем ее длинной рейкой. Верхнюю часть трубы (сантиметров 30 – 40) с хорошо затянутыми болтами (и с гроверами), неплохо было бы залить бетоном, сделав небольшой кубик 20 х 20 сантиметров поднимающийся над землей около 10 см. Заливку бетоном оголовка следует делать не раньше, чем через две-три недели, чтобы после нескольких дождей земля вокруг трубы осела, и ее можно было бы хорошо утрамбовать.

15-и метровые лучи тоже надо прикопать, но уже горизонтально, чтобы они образовали «юбочку», как показано на рисунке. Будем надеяться, что размер газончика позволяет это сделать. Два из них можно прикопать в противоположные стороны вдоль стены дома (не ближе трех метров), остальные, равномерно распределить веером по газончику. Прикопать эти провода желательно где-то на полметра. Для этого надо взять цепную пилу (можно электрическую или бензиновую), одеть на нее пришедшую в негодность цепь, пропилить землю от заземлителя по направлениям лучей и запихнуть в эти щели 15-и метровые провода, чтобы образовать «юбочку заземления». Концы проводов желательно забить в землю с помощью штырей из арматуры, длиной по 0,5 – 0,7 м. Возни как раз на выходные.

Таким образом, под антенной мы создаем «земляной пятачок» повышенной проводимости, и между ним и вибратором будет разворачиваться электрическое поле антенны. Располагать же в городе полноразмерные противовесы, настроенные в резонанс, как минимум, три штуки по 50 метров, - представляется не реальным. Впрочем, если Вы сможете-таки их натянуть на высоте второго-третьего этажа (где сами живете) к соседним домам через заросли деревьев, что растут во дворах, - это будет подвиг! Здесь уж Вы сами определитесь, что для Вас лучше – либо земляная юбочка из пяти-шести проводников по 15 метров, либо полноразмерные противовесы (три-четыре штуки), настроенные в резонанс. Это дело вкуса.

Если Вы остановитесь на юбочке, то разместить ее надо (в соответствии с рисунком) между зданиями, закопав заземлитель посередине торцевой стены пятиэтажки. Ну, это в идеале, конечно. А там, как уж по месту получится. Кстати! Поскольку «Змей Горыныч» по сути своей – вертикал, то он гораздо менее чувствителен к множественным, преимущественно горизонтальным интернет-воздушкам, которыми буквально замусорены все городские крыши. Главное, чтобы рядом с ним (в этом же проеме зданий) не висело воздушек.

Теперь представим себе вариант, что Вам неслыханно повезло, и прям перед Вашим окном, на пятом этаже пятиэтажки, на расстоянии 45 – 50 метров находится глухая стена (или угол) 14-и или 17-и этажной башни. О таком можно только мечтать, но мечты имеют тенденцию сбываться! Картинка антенны не претерпевает принципиальных изменений, но «Змей Горыныч» может серьезно подрасти, и тут представляется возможным сделать одну хитрость. А давайте увеличим длину вибратора до 60 – 65 метров. Тогда три его части будут не по 18 метров, а по 20 – 22. Вибратор становится удлиненным и в его входном сопротивлении появится довольно большая индуктивная составляющая, которую легко скомпенсировать последовательной емкостью в точке питания. В результате получим повышение активного входного сопротивления с 30 Ω до 70 – 110. - Меньше ток на выходе передатчика, выше КПД выходной колебательной системы. Это хорошо, но не главное. Главное то, что пучность тока в антенне поднялась выше над землей. И фазовый центр антенны сместился вверх. При вещании из городской застройки это самое важное. Теперь наш сигнал при той же мощности станет слышно дальше. Собственно, изначально, за тем же самым и верхняя часть полотна антенны выполнена трехпроводной, с повышенной емкостью, чтобы сдвинуть пучность тока выше по антенне, а настройку ее в резонанс вести снизу, последовательной емкостью. На закуску, заделка биметалла и троса в орешковые изоляторы.

Литература:

1. С. Комаров. «Треххвостка» на средневолновый диапазон 200 метров.
2. С. Комаров. Передающий тракт Индивидуального радиовещания. «Радио» 2015 № 9, стр. 21 – 26. Оригинал статьи:
3. С. Комаров. Расчет и компенсация реактивной составляющей проволочных антенн диапазона 200 м.

Статья «Антенны на СВ диапазон» Журнал «Радиолюбитель» № 6 за 2017 г.