По материалам K9AY. Журнал "QST" Сентябрь 1997 года.

Многим известно, как хорошо иметь АБ на НЧ диапазоны, переключаемую на различные направления. Такие АБ, установленные в различных направлениях, потребуют примерно  гектаров 25 свободной земли. А как же быть, если нет таких условий? Неужели придется отказаться от этой затеи? Оказывается нет. K9AY предложил антенну, которая заменяет АБ.

На рисунке 1 показан внешний вид этой антенны. Мы видим, что габариты этой антенны, по сравнению с АБ, являются значительно меньше. Радиус антенны сотавляет всего 4,57 метра, а высота - 7,62. Антенна просто крошечная, в сравнении с полноразмерной АБ.

На рисунке 2 антенна показана одна из двух рамок антенны более детально. Она не слишком отличается от описанной ранее антенны FO0AAA, только трансформатор и резистор здесь включены не в углы рамки, а в середину. Трансформатор используется с коэффициентом 1:9 при кабеле 50 Ом и 1:6 для кабеля 75 Ом.. Общая длина рамки 25,91 метра из провода в ПВХ изоляции 0,5-1 мм(не критично, но лучше для механич. прочности применить провод 1 мм).  Рамки электрически не соединяются в вершинах между собой. Нижние углы каждой рамки можно расположить на высоте 1 метр(не критично), а к середине высота рамки должна быть 0,3 - 0,5 м(не критично). Опорой антенны лучше всего служит деревянная мачта или дерево. Можно применить и металлическую мачту минимально нужной высоты  и изолированной от земли. Поблизости не должно быть массивных металлических предметов, проводов. Кабель антенны лучше положить на землю, или закопать, что поможет избежать паразитного приема на кабель.

Эта антенна имеет направленность, т.е. она принимает максимум сигнала с направления резистора. Если теперь мы поменяем трансформатор с резистором местами, то диаграмма измениться на 180 градусов. Это свойство антенны и использутся для получения переключаемой диаграммы. Достаточно лишь обеспечить переключение транформатора и резистора.

На рисунке 3 показано детальное расположение коммутирующей коробки. Антенна в нижней части разбита простыми изоляторами. В коробку, через проходные изоляторы, вводятся все 4 вывода рамок и коаксиальный кабель питания. Изоляторы могут быть применены простые, поскольку антенна чисто приемная и по ней протекают очень слабые ВЧ токи. Для этих целей сгодятся изоляторы к примеру, из оргстекла(ручка старой зубной щетки или что то подобное). Металлическая коробка крепится на металлическом штыре( должна иметь с ним электрический контакт), лучше медная трубка 15-20 мм, вбитая на 1-2 метра в землю. Выступающая часть штыря из земли примерно 0,3- 0,5 м. Если антенна устанавливается на крыше здания, то вместо заземления можно применить отрезки проводов-радиалов 6-8 шт. 0,5 мм длиной по 8-12 метров, уложенных прямо на крыше под антенной. Возможно также использование шины заземления с крыши здания.  Но лучше такую антенну устанавливать на земле, она будет менее ,,шумной,,

Авторский вариант схемы коммутации дан на рисунке ниже. Диоды, заставляют реле выполнять только свою команду. В коробке всего два реле с 2 парами контактов. Эта схема работает исправно, но при повторении антенны, многие обратили внимание на то, что от способа выполнения транформатора, сильно зависит отношение вперед/назад. Это, по-видимому, происходит потому, что транформатор с бифилярной намоткой, используемый в большинстве случаев, имеет  значительную паразитную емкость между витками, обмотками. Через эту паразитную емкость ,,просачивается,, сигнал напрямую во вторичную обмотку. Для решения этой проблемы, рекомендуется применять трасформатор с раздельными обмотками. Обмотки рядовые и  наматываются на противоположных частях кольца с целью минимизировать взаимную емкость обмоток и они фиксируются от перемещения по кольцу изолентой. Естественно, что в этом случае, изменится схема питания реле.

Я предлагаю свой вариант схемы, показанный на рисунке 4. 

Трансформатор наматывается на марганец-цинковом ферритовом кольце с u 800-1000 и внешним диаметром 20-30 мм.или FT-140-43  от фирмы Amidon http://www.amidoncorp.com/aai_productselection.htm

 Первичная обмотка - 8 витков, вторичная -24,  ПЭЛ проводом 0,2-0,25 мм.  Если используется кабель 75, то вторичная обмотка должна содержать 19.6 виткa.  Резистор Rн имеет номинал 470 Ом, должен быть безындуктивным и мощностью минимум 1,5- 2 Ватта, например МЛТ-2. Почему такая мощность? Наверняка у вас окажется не так далеко и передающая антенна, которая наведет ЭДС в K9AY и ток пройдет через обмотку трансформатора и нагрузочный резистор, который должен выдержать этот ток.  Дроссель Др1 - обычный 80-100 мкГн. Кабель антенны возле коммутирующей коробки следует намотать в катушку диаметром 25-30 см и сделать 10-12 витков, виток к витку. Можно также вместо такой катушки использовать  0,3-0,4 м отрезок тонкого коаксиального кабеля 50 или 75 Ом с внешним диаметром 4-5 мм, на который нужно нанизать по всей длине ферритовые кольца, бочонки большой проницаемостью. Этот отрезок кабеля -токового дросселя следует включить последовательно с основным кабелем у точки питания антенны. Это создаст по оплетке дроссель для токов оплетки кабеля.

На следующем рисунке показан блок питания для реле. Буквы n.c. - провод в воздухе, не подключен.Трансформатор может быть и на 220 Вольт. Диоды любые низковольтные, обеспечивающие ток для реле. Два разъема Ant и Rig для того, чтобы по первому подавать постоянное напряжение в коробку реле, а второй-для подключения к приемному разъему трансивера. Не следует включать антенну на передачу. Максимум, что можно позволить - включить маломощный сигнал-генератор для тестирования антенны.

Автор испытывал антенну в участке 1400 - 1600 кГц(вещательный диапазон), и получил отношение вперед/назад 2-3 балла. Совсем неплохо!!

Теперь взглянем на диаграмму антенны. Усиление антенны минус 26,48 дб, что потребует применения УВЧ, с усилением 10-15дб, в зависимости от уровня ваших местных помех. Угол приема 15 градусов. Хорошо заметно, как влияет качество земли на диаграмму. Чем хуже земля - тем хуже работает антенна.

И еще одно важное замечание - по наблюдениям B. Eldridge VE7BS, не седует(K9AY, AБ, FO0AAA и тд) ближе чем одна восьмая лямбды на самом низкочастотном диапазоне(20 м для 1,8 МГц) от шумных антенн, например GP или просто высоких(10 м и выше) вертикальных  мачт. В этом случае любая приемная малошумящая антенна становится шумной за счет приема переизлучения с вертикальных антенн, которые переизлучают принятый шум эфира.  устанавливать все малошумящие приемные антенны

И последняя диаграмма - азимутальная. Она достаточно широка, и соcтавляет примерно 155-160 градусов, по уровню минус 3 дб.

В заключение хочу отметить, что данная антенна была повторена Сергеем RU6YY. Первые впечатления о работе антенны остались положительные. Антенна явно снижает шумы эфира, разница вперед назад достигает 5 баллов !!! Сигнал от VK2OI  доходил до 5 баллов, в то же время он терялся на 1/4 слопер. Очень наглядно, не правда-ли?

Думается, что такая антенна заинтересует заядлых охотников за DX на НЧ диапазонах, а также контест станции.

Получаю множество вопросов - а можно-ли данную антенну использовать на передачу?

Конечно весьма заманчиво иметь такую направленную передающую антенну на НЧ. Но давайте разберемся. Кроме того, что вам придется переделать коммутирующую коробку на предмет увеличения электрической прочности трансформатора, обмоток, реле, нагрузочного резистора и т.д. вы не получите в итоге желаемого результата. Почему? Как видно из ДН антенны, эта антенна имеет коэф. усиления минус 26 дб на 1,8 Мс. Следовательно, можно уверенно утверждать, что на передачу она будет проигрывать в силе сигнала на приемной стороне 4 с лишним балла в сравнении с простым GP. Диполю она проиграет еще больше. Поэтому и решайте сами - а стоит-ли ее применять на передачу.