Н. МЯСНИКОВ. ЧЕТЫРЕХДИАПАЗОННЫЙ ВЕРТИКАЛ ИЗ КАБЕЛЯ
(Радио №2 2019).
Много достоинств у антенны "Веритикал верхнего питания", некогда предложенной уважаемым В. Поляковым (РАЗААЕ) и описанной в журнале "Радио" за 2004 год (№ 5, с. 65, 66; № 6, с. 68, 69):
1 Высоко расположенная над землёй точка питания обеспечивает низкие углы излучения и малые потери.
2. Не нужны многочисленные (как для многодиапазонного GР) "радиалы", противовесы и пр. По этой же причине площадь, занимаемая антенной, мала.
3. Сама антенна получается простой и дешёвой, так как изготавливается практически из того же кабеля, которым и питается.
Однако способ изготовления и настройки трапов, описанный в статье, оказался на практике не очень удобным, так как требовал одновременного изменения по меньшей мере трёх физических величин при настройке: диаметра катушки, числа витков и плотности их намотки. У меня это не получилось, и я решил отделить "мух от котлет" и изготовить трапы классически — на отдельных каркасах, и настраивать их на антенне, укорачивая бокорезами отрезки кабеля, которые выполняют функцию конденсаторов трапа. Были изготовлены два рабочих варианта антенны. В первом варианте трапы были изготовлены отдельно от антенны. Витки кабеля РК 75-4-11 крепились на каркасах(отрезках сантехнических ПВХ-труб диаметром 110 мм) винтами М4 и нейлоновыми кабельными стяжками. Настраивались эти трапы конденсаторами, изготовленными в виде отрезков такого же кабеля отдельно, с помощью ГИРа (или любого анализатора антенн с петлёй связи).
На фото рис.1 показан трап диапазона 28 МГц, изготовленный таким способом. Этот вариант требовал разрезания кабеля на куски и к тому же показался мне более трудоёмким.
Второй вариант был выполнен из целого отрезка кабеля РК 75-4-11 длиной 14 м. Так как длины межтраповых отрезков кабеля (полотен антенны) мне были уже известны (благодаря первому варианту), то было
решено настраивать трапы на готовой антенне, используя
для настройки лишь один прибор КСВ-метр. Такая настройка получается в разы легче, чем настройка трапов по отдельности, где нужно учитывать влияние окружающих предметов, связь трапа с устройством измерения, влияющую на резонансную частоту и т. д.Вертикал второго варианта мне удалось изготовить и настроить за два дня, не торопясь и отвлекаясь на домашние дела.
Чертёж антенны показан на рис. 2.
Номиналы конденсаторов трапов С1- С4, указанные на рисунке, - это лишь примерные значения ёмкостей отрезков кабеля, выполняющих функцию этих конденсаторов. Для того чтобы резонансные частоты трапов оказались в пределах требуемых диапазонов, к этим ёмкостям нужно
прибавить по 4...6 пф. Такое значение имеют собственные (межвитковые) ёмкости катушек трапов. Это надо учитывать при закладке антенны в моделировщике, например ММАNА.

ОПИШЕМ СБОРКУ АНТЕННЫ ПОШАГОВО:
1. Берём отрезок кабеля РК 75-4-11 (внешний диаметр 7,1..7,3 мм) длиной 14м. При выборе другого типа кабеля нужно учесть следующее:
а) электрическая длина кабеля должна составлять 0,5 лямбда, на диапазоне 7 МГц;
б) экранирующая оплётка должна быть густой
и не окислившейся (в некоторых "ширпотребовских" экземплярах
она редкая, что неизбежно ухудшит качество трапов);
в) диэлектрик кабеля не должен быть мягким (пенообразным), это может привести к смещению центральной жилы к оплётке;
г) если выбран кабель другого типа и диаметра, то трапы и длины полотен нужно будет пересчитывать. Можно, наверное, применить и 50-омный кабель, учитывая вышесказанное, но я этого не пробовал...

2. К одному из концов кабеля (условно - верхнему) припаиваем
лепестковые клеммы М4: отдельно к центральному проводнику,
отдельно к оплётке. Закрепляем эти клеммы винтами М4 на
пластине размерами 75x15 мм из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм
(рис. 3).
Между центральным про водником и оплёткой закрепляем
на этих винтах за выводы резистор МЛТ-2 100 кОм (для снятия
статического электричества). Затем центральный проводник соединяем с верхним полотном антенны, которое выполнено из телефонного полевого провода П-274 длиной 3 м. Выбор "полёвки” для верхнего элемента антенны объясняется желанием уменьшить нагрузку на верхние колена стекло-пластиковой мачты, которые, как известно, наверху очень
тонкие.
3. Отступив от точки соединения с "полёвкой" (вниз по кабелю) 2 м, острым ножом, не сильно нажимая, аккуратно делаем надрезы верхней полиэтиленовой оболочки кабеля, стараясь не повредить проволоку экранирующей оплётки. Сначала делаем два круговых надреза вокруг кабеля на расстоянии около 12 мм один от другого, а затем один продольный надрез (между круговыми).
С помощью пассатижей удаляем оболочку и на это место надеваем небольшой хомут, вырезанный из тонкой лужёной жести (латуни, меди), например, от консервной банки (рис. 4). Стягивается хомут винтом и гайкой М4. Таких хомутов потребуется 8 шт.

4. Затем в отрезке ПВХ сантехтрубы, диаметром 110 мм и длиной 75 мм сверлим отверстие диаметром 4 мм так, чтобы витки трапа находились примерно посередине нашего каркаса, а отверстие приходилось на место крепления хомута начала обмотки (не буду приводить здесь чертежей, поскольку данная задача, думаю, под силу большинству). К тому же сам не люблю долгих расчётов, где можно обойтись без них. Просто, предварительно намотав витки, беру маркер и отмечаю места отверстий для крепления хомутов. Для трапа 28 МГц укладываем три витка нашим кабелем и отмечаем место следующих надрезов оплётки. После намотки и закрепления хомутов, просверлив по два отверстия у краёв получившейся катушки (с шагом 90 градусов), дополнительно стягиваем витки с помощью нейлоновых кабельных стяжек. Таким же методом изготавливаем трапы диапазонов 21, 14 и 7 МГц. Длины каркасов, соответственно 85, 100 и 135 мм. Таким образом, нам потребуется для антенны около 40 см сантехтрубы.
Число витков: 4, 6 и 10.
Индуктивность катушек трапов:
L1 — 1,5 мкГн;
L2 — 2,5 мкГн;
L3 — 4,9 мкГн;
L4 — 11 мкГн.
Расстояния между трапами, указанные на рис 2, соответствуют расстоянию между крайними хомутами трапов. Нужно также заметить, что при намотке трапов часто мешает эффект "сопротивления на закручивание кабеля". Чтобы его избежать, следует перед началом изготовления антенны смотать кабель в бухту. По мере намотки трапов — раскручивать кабель на необходимую длину. Таким образом, поворачивая бухту в процессе намотки, мы снимаем его сопротивление.

5. Намотав катушки на трапы, нам нужно изготовить и конденсаторы. Их делаем из отрезков того же кабеля (рис 5).
К концам этих отрезков также припаиваем лепестковые клеммы М4, чтобы подсоединить их гайками внутри трапов к "хомуточным" винтам. Винты должны выступать внутрь каркаса трапа на 10...15 мм. Конденсатор трапа 7 МГц, для уменьшения его общей длины, выполнен из двух отрезков кабеля, соединённых внутри трапа параллельно. Длины отрезков кабеля конденсаторов на рис. 2, полученные мной после их "подкусывания" и, таким образом, настройки КСВ антенны в нужные участки диапазонов, следующие:
С1 — 18 см,
С2 — 22 см,
С3 — 29 см,
С4 —2x34,5 см.
Поэтому первоначально следует заготовить эти отрезки на 5...10 см длиннее, учитывая золотое правило, что отрезать легче, чем наращивать. Эти длины соответствуют длинам по оплёткам, а не общим отрезкам, где и образовывается конденсатор. Также следует заготовить дополнительные отрезки на случай, "если промахнёшься" при настройке и откусишь слишком много. Заменить конденсатор в данной антенне просто открутить/закрутить две гайки. Также, при подсоединении конденсаторов к трапам, нужно следить, чтобы они были расположены по направлению к низу антенны, а экранирующая оплётка трапа была подсоединена к винту хомута, расположенного рядом с местом его выхода из трапа. После настройки антенны эти конденсаторы закрепляются вдоль соответствующих полотен антенны с помощью тех же нейлоновых стяжек.
На фото рис.6 показаны изготовленные трапы и их конденсаторы.

6. Изготавливаем "радиалы" диапазона 7 МГц. На самом деле это не противовесы в классическом смысле, а "усы" ёмкостной нагрузки для настройки столь короткой антенны в полуволновый резонанс на диапазоне 7 МГц. "Радиалы" представляют собой три проводника длиной по 3,5 м каждый и выполнены из "полёвки" П-274. С одной стороны на каждый провод "радиала" напаиваем лепестковую клемму М4, а внизу трапа 14 МГц устанавливаем винт М4, к которому и подсоединяем "радиалы". Этот винт полоской жести шириной 10 мм соединяем с винтом нижнего хомута трапа 14 МГц. "Радиалы" располагаем через 120 градусов вокруг антенны и растягиваем на концах с помощью лески или верёвки. Если антенна устанавливается с помощью стеклопластикового шеста длиной 10 м, то эти "радиалы" могут служить неким подобием нижнего яруса растяжек. В точке соединения "радиалов" с трапом нужно предусмотреть хорошее крепление к мачте.Если диапазон 7 МГц в составе антенны не нужен, то отпадает необходимость в трапе 7 МГц и "радиалах".
Антенна будет работать на диапазонах 14, 21 и 28 МГц, а высота её несколько уменьшится. Места, где с кабеля снята оболочка и установлены хомуты, после сборки антенны нужно обязательно залить каким-либо герметиком (клей БФ, лак, краска). Иначе под оболочку кабеля попадёт влага и начнётся процесс окисления оплётки, что окажет негативное воздействие на качество кабеля. Также на краях каркасов трапов нужно дополнительно закрепить кабель с помощью нейлоновых хомутов или проволоки. К нижнему концу кабеля припаиваем разъём XS1 для подключения к КСВ-метру (анализатору антенн).
Настройка антенны достаточно проста. С помощью изолированной мачты (у меня это MFJ-1910) или верёвки, переброшенной через подходящее по высоте крепление (например, ветку дерева), поднимаем только часть антенны так, чтобы трап 28 МГц оказался на высоте 1,5...2 м над землёй и к нему был удобный доступ. Остальная часть антенны может лежать на земле. Подключив разъём XS1 к измерителю, находим резонанс антенны по минимуму КСВ в десятиметровом диапазоне. Так как конденсатор С1 мы взяли с запасом от требуемой ёмкости (отрезок кабеля длиннее, чем требуется),то минимум КСВ должен находиться ниже по частоте в районе 25...28 МГц. Зафиксировав эту частоту, начинаем укорачивать бокорезами кабель - конденсатор отрезками по 5 мм (погонная ёмкость кабеля РК 75-4-11, около 1 пф на 1,5 см). Частота резонанса трапа должна повышаться. Как только мы достигнем требуемого участка диапазона с минимумом КСВ, настройка данного диапазона закончена и можно переходить к следующему этапу, приподняв антенну до высоты, удобной для доступа к следующему трапу и конденсатору. Здесь следует сделать одно замечание. При подходе к нужному участку диапазона последние 5 мм длины конденсатора лучше не откусывать, а срезать на эту длину лишь экранирующую оплётку. Таким образом увеличивается зазор между центральным проводником и оплёткой на конце нашего отрезка. При подведении к антенне большой мощности этот зазор может способствовать увеличению стойкости траппового конденсатора к пробою.
Антенна, поднятая на мачту высотой 10 м, показала следующие значения КСВ (измерения проводились прибором SARC-110 для 50-омных трактов):
28 МГц - 1,5;
21 МГц - 1,45;
14 МГц - 1,5;
7 МГц - 1,7...1,8.
Чтобы улучшить КСВ на диапазоне 7 МГц, достаточно включить дополнительно на входе антенны (или включить его в общую длину начального отрезка 14 м) ещё один отрезок кабеля РК 75- 4-11 длиной 7 м (1/4 Лямбды.) или кратный нечётному числу этих длин 21, 35 м.
Дело в том, что на диапазоне 40 метров входное сопротивление антенны повышается до 90...95 Ом из-за неизбежного приближения точки питания к краю антенны. Поэтому включение 1/4 Лямбды 75-омного трансформатора на конце, приводит к уменьшению входного сопротивления, и КСВ становится равным 1,25 при полосе в 170 кГц по КСВ=2. На других диапазонах этот дополнительный отрезок кабеля влияния практически не оказывает, потому что является для них повторителем, кратным половине длины волны. Следует заметить, что входное сопротивление антенны также зависит как от высоты подвеса, так и от диаметра верхней части длиной 3 м. Но сделать её толще мы не можем из-за ограничений, связанных с прочностью верхних колен мачты. Если же антенна подвешивается или крепится к более прочному шесту, то в качестве материала верхней части можно применить такой же кабель (обязательно соединив вместе его центральный проводник и оплётку!) или даже трубу, закреплённую вверху изолированного шеста высотой 7 м.
Поднятая на высоту 10 м антенна имеет довольно пологие углы излучения в вертикальной плоскости. Если верить моделировщику MMANA, они составляют около:
12 град, на 28 МГц;
14 град. на 21 МГц;
19 град. на 14 МГц
25 град. — на 7 МГц.
При первом испытании антенны в полевых условиях UC5D, работая в HF Field Day мощностью 60 Вт, за далеко неполное время теста провёл около 500 CW QSO на четырёх диапазонах, что косвенно подтверждает хорошую работу антенны.
На фото рис. 7, показан внешний вид антенны на мачте MFJ-1910.
Если говорить о цене комплектующих этого четырёхдиапазонного вертикала, то она в несколько раз ниже подобных коммерческих.
Прикиньте сами, сколько стоят 16 м кабеля, 14 м "полёвки", полметра ПВХ-трубы, ВЧ- разъём, резистор и крепёжная мелочёвка?
Опытным антенно-строителям может показаться, что описание этой антенны немного "разжёвано", но это сделано исключительно в целях понятности для начинающих и не совсем опытных.
В заключение хотелось бы выразить благодарность Владимиру Полякову (RA3AAE ) за статью и идею такой хорошей антенны (и не только её...).