С появлением КВ радиостанций для экспедиций и интересных дипломов (RMA, RDA, ГКМВ), возникла необходимость в разработке простых, легких и эффективных антенн, для связи на КВ в горах. Специфика горных экспедиций в том, что все приходится тащить на себе, на высотах от 2000 метров и выше, важен каждый грамм. Поэтому, антенна должна быть: легкой, простой, без настроечных элементов, со стабильными характеристиками в снегопад и солнце, установка проводится одним человеком в любую погоду, отсутствие земли, не должно сказываться на работе антенны, прямое подключение к трансиверам из серии FT-8x7 и ELECRAFT, без согласующих устройств, хорошая ремонтопригодность.

Какие диапазоны нужны в экспедиции?
Ответив на этот важный вопрос, вы во многом определите будущую конструкцию КВ антенны. Действительно, это важный момент - выбор радиолюбительского диапазона, перекрывать все - нет смысла и это неизбежно увеличит вес конструкции, а наша цель, сделать антенну которую можно носить с собой. Нужно выбрать только действительно необходимые диапазоны. Подавляющее число экспедиций, работает только на 14МГц. Некоторые экспедиции работают и на 7МГц. Остальные диапазоны, практически не используются, но не следует про них забывать вовсе, попробую обосновать выбор диапазонов :

Для горных экспедиций нет заранее оговоренных частот, поэтому используйте частоты для QRP и DX-expedition, указанные выше, в Европе и Америке некоторые из них они отличаются. Не используйте их для повседневных QSO и работы с большой мощностью!

Делаем мачту из удилища
Простая, дешевая и легкая мачта получается из рыболовного удилища, которое можно купить на рынке. Самые дешевые - китайские, длиной 5 и 7 метров, стоят 200 - 300 руб. Длина в сложенном виде 1145мм и 1221мм соответственно. Вес 450гр. и 820гр., диаметр 30мм и 37мм. На такую мачту можно повесить полноразмерный диполь, лучь или полотно для штыря. Для того чтобы сделать хорошую мачту из удилища, нужно учесть некоторые важные моменты :
  1.  Если на удилище написано что его длина 5 метров, на самом деле она будет 4.5 метра. У семиметрового удилища, реальная длина только 6.5 метра. Это связано с хитрожопостью изготовителей, они пишут общую длину используемого материала, а не реальную длину изделия.
  2.  Не нужно отрывать ушки для лески и крепление для катушки (при активной эксплуатации они сами отвалятся, хи), эти элементы не только не мешают, но и полезны. За ушки можно крепить элементы антенны, оттяжки, кабель. Внимательно проверьте как они приклеены, иногда они болтаются, этого быть не должно.
  3.  Самая тонкая часть удилища, нужна если вы используете его как штырь. Для диполя и других типов антенн, она не нужна (потому что сломается) и ее можно удалить. С частично обрезанной тонкой частью, длина пятиметрового удилища составит 4241мм, а семиметрового 6173мм. Как видите реальная длина, которую мы можем использовать, значительно меньше того что написано на самом удилище. Можно немного удилинить удилище-мачту, если открутить пятак и вставить туда легкую дюралевую или пластиковую трубу длиной 500 - 800мм соответствующего диаметра. У пятиметрового удилища внутренний диаметр 26мм, у семиметрового 32мм.

модернизируем пятак

детали которые нужны

  4.  Чтобы удилище-мачта уверенно стояло на земле, льду и другой поверхности, нужно открутить нижний пятак, вставить в него круглую прокладку из твердого материала и вкрутить туда винт, так чтобы он немного выступал. Теперь, если поставить удилище на землю, винт уйдет в грунт и мачта будет устойчиво стоять.
  5.  Не покупайте удилища без дополнительных железных колец на концах каждого колена. Эти кольца, эффективно держат нагрузки при сгибании удочки и препятстсвуют быстрому разбалтыванию конструкции. Иногда кольца плохо приклеены, оторвите их и приклейте снова, эпоксидной смолой.
  6.  Выбирайте удилище которое продается с защитным колпачком, который одевается сверху, эта мелочь на практике очень полезна. Дело в том, что когда вы идете по лесу и удилище-мачта в сложенном состоянии привязана к рюкзаку, ушки для пропускания лески будут постоянно цеплятся за ветки, с колпачком этого не произойдет и еще он прижимает все части и они не стучат при ходьбе.
  7.  На конце каждого колена, сделайте надписи, маркером, длины от пятака. Это позволит быстро восстановить мачту когда она сломается или будет начинаться ниже уровня земли и тд. Еще такие метки могут служить своеобразной линейкой.
  8.  Самая верхняя часть удилища, очень тонкая и легко ломается. Рекомендую сразу ее снять и купить более длинный наконечник, их обычно на рынках продают (у нас 15руб.). Здесь два плюса - общая длина удилища увеличится на 100 - 200мм и новый наконечник более крепкий чем ''родной''. Значит, можно будет сделать более длинный штырь.

установка и крепление мачты-удилища
Чтобы мачта стояла, ее нужно как-то закрепить. Если вы используете антенны типа ''перевернутая V'' или HB9SL, то сами лучи уже являются оттяжками, в этом случае достаточно добавить всего одну оттяжку. Для штыря, достаточно 3 оттяжки из толстой лески или веревки. Я использую тонкую, синтетическую, бельевую веревку, наверное это лучший вариант. Поскольку мачта получается очень легкой, нет необходимости делать более трех оттяжек, каждая длиной 4 - 6 метров.

колышек из отвертки - в траве виден значительно лучше

Теперь каждую оттяжку нужно както закрепить на земле, раньше я использовал колышки, самодельные, сделанные из арматуры или покупные, но у них есть недостатки. Они тяжелые, их нужно забивать в землю чемто тяжелым. Если вы идете пешком, то тащить с собой молоток совершенно глупо. Предлагаю другой вариант - отвертка с длинным жалом! Отвертка довольно легкая по весу, у нее есть ручка и ее удобно втыкать в землю наваливаясь на нее своим весом. О пользе отвертки в походе - говорить не приходится, это как лопатка для спецназа, ее можно использовать как по прямому назначению, так и для открывания консервов, самозащиты и т.д. Следует выбирать прочные отвертки с длиной жала от 200 - 250мм и с яркой ручкой, тогда ее будет хорошо видно в траве (колышки в траве не видно и об них постоянно спотыкаешься).

Материал для полотна антенны
Вроде мелочь, но эта мелочь может конкретно попортить вам жизнь в экспедиции. Очень важно найти легкий и достаточно прочный провод, который бы не скручивался в барашки, который можно было бы скомкать и потом легко распутать и который не ломался при загибах. Желательно, чтобы провод был в изоляции устойчивой к жаре и холоду. Оптимальный диаметр провода 1 - 2мм., более тонкий может оборваться, а толстый будет тяжелым.

провод для полотна антенны, разного веса и прочности

Пока я остановился на проводе из которого сделана антенна бевереджа для радиостанции Р-105. Незнаю как он называется, но всем вышеперечисленным требованиям, отвечает в полной мере. Этот провод представляет из себя канатик с 6 жилами в двойной изоляции. В дождь и снег провод получается изолированным от внешних осадков и параметры антенны остаются стабильными. Не используйте для походной антенны канатик без изоляции, он легко путается, а отдельные жилы рвутся. Простой медный провод диаметром 1.2 - 1.8мм, тоже не лучший вариант, он легко скручивается в ''барашки'' и ломается, за этим нужно постоянно следить.

Для некоторых тонких удилищ, провод от Р-105 может оказаться тяжёлым, тогда нужно найти более тонкий провод. Например такой как показан на фотографии.

Перевернутая V на 14 - 28МГц
Эта разновидность дипольных антенн характеризуется тем, что при небольшой высоте подвеса, основная часть излучения, уходит под большим углом к горизонту (в нашем случае 50 - 90°). Это обеспечивают маленькую мертвую зону или даже ее полное отсутствие и устойчивую связь на относительно небольших расстояниях. Другая важная особенность ''перевернутой V'' - возможность работы из густого леса и глубоких ущелий, оврагов и тд, при сохранении достаточной эффективности (штырь в этих условиях работает плохо).

Вы можете спросить, а почему не сделать сдвоенный диполь на 14 и 28мгц сразу, во первых, из-за взаимного влияния, упадет эффективность антенны, для QRP это очень плохо, во вторых, двойной диполь значительно сложнее установить, при ветре, на льду это сложно сделать даже втроем. Для походных антенн, нежелательно использовать классические фарфоровые изоляторы, они слишком тяжелые и при обрыве одного луча, такой изолятор может пробить палатку. Штрапсы, в данном случае лучше, потому что легче, у них присутствует амортизационный эффект, изоляционные свойства прекрасные, их можно взять про запас, потому что они ничего не весят. Фильтр-пробка тоже получается тяжелой, поэтому используется соединение проводов с помощью перемычки.

Проанализаровав разные варианты дипольных антенн на программе MMANA, я остановился на ''перевернутой V'' , она имеет свои плюсы и минусы, которые нужно учитывать при работе в эфире (особенно маленькой мощностью). Смотрите файл с расчетами invertor_V_14mhz_4m.maa для этой программы.

Кроме мачты-удилища, для изготовления антенны, понадобятся два куска проволоки диаметром 1.5 - 2.0мм (если канатик, то только в изоляции!) и длиной 6 метров каждый (лишнее отрежем), толстая капроновая нитка или леска, три колышка, кабель РК50-2-11 длиной 7 метров, разьем PL, 10 штрапсов, они используются в качестве изоляторов и крепежных элементов. Обратите особое внимание на место крепления кабеля и лучей, нужно хорошо заделать выводы кабеля, чтобы в него не попала вода (я использовал для этого термоусадку и сырую резину). Если все эти детали у вас есть, для сборки антенны потребуется 1 - 2 часа. Очень желателен прибор для настройки антенн типа MFJ-259 или КСВ метр.

Хочу отдельно заметить, необязательно использовать удилище длиной именно 5 метров (это то что было у меня), большая длина, предпочтительнее. При увеличении высоты, угол излучения антенны немного понизится, что благоприятно скажется при проведении DX QSO, однако поднимать антенну более 10 метров над землей, нет смысла. Красными стрелками, на диаграммах, показаны направления максимального излучения антенны на разных частотах.

диаграмма на 14мгц

диаграмма на 27 - 29мгц

Настройка заключается в подборе отрезков проволоки, начиная с короткой, для получения минимального КСВ на частотах. На 28.2мгц вы должны добится КСВ не хуже 1.1, а на 14.1мгц = 1.2. Общий вес конструкции, со всеми проводами, оттяжками и тд., в упакованном виде, всего 800гр. Транспортировка не вызывает затруднений, антенна в сложенном виде, привязывается к рюкзаку. Удилище, конструктивно не связано с антенной и может использоваться по прямому назначению, вместо него можно применить любую палку, подходящей длины. Очень не рекомендую использовать деревья в качестве мачты, это ухудшает характеристики антенны. Конструктивные особенности, смотрите на фотографиях сделанных во время экспедиций: фото1 , фото2 , фото3 , фото4 , фото5 , фото6 , фото7 , фото8 , фото9 .

....добавляем диапазоны 24, 21 и 18МГц
Если 14 и 28мгц, вы считаете недостаточным, количество диапазонов, можно легко увеличить, никаких изменений в конструкции, делать не нужно, все размеры остаются прежними. При этом сохраняется высокая эффективность антенны, что важно для QRP. Суть метода в том что, в разрыв каждого плеча (между полотнами антенн на 28 и 14мгц) вставляем заранее заготовленные конденсаторы. Переход на другой диапазон занимает несколько секунд. Снимать антенну не нужно, потому что до перемычек легко дотянуться руками. Вот необходимые данные:

для 14МГц перемычки на обоих плечах - замкнуты для 18МГц в разрыв вставляем конденсатор 17 пф. для 21МГц в разрыв вставляем конденсатор 7 пф. для 24МГц в разрыв вставляем конденсатор 2.5 пф. для 27 - 28МГц перемычки разомкнуты

Конденсаторы изготовлены из кусков тонкого коаксиального кабеля, лучше использовать их чем обычные конденсаторы, потому что при большом разбросе температур в горах (от +30 до - 20С), у конденсатора из кабеля емкость будет меняться меньше. Итак, берем кусок кабеля длиной 400мм, с одной стороны припаиваем лепестки как у перемычек на антенне и все заделываем сырой резиной и термоусадками, чтобы влага не попала. С другой стороны ничего не делаем, подключаем прибор и меряем емкость, добиваемся 7пф (для диапазона 21МГц), подключаем оба конденсатора в разрывы антенны и дальнейшую настройку производим по пробору MFJ-259 или по КВС-метру, до получения минимального КСВ. Если емкость конденсаторов в плечах будет немного отличаться - ничего страшного, на эффективности антенны это не скажется. Вот файл invertor_V_21mhz_4m.maa с расчетами для программы MMANA.

Дополнительное согласование, на этих диапазонах, не нужно (КСВ не хуже 1.2 - 1.5). От 10мгц и ниже, при высоте подвеса 4.2 метра, эффективность антенны будет недопустимо низкой, поэтому эти диапазоны не рассматриваются. Итак, вы имеете легкую, эффективную (для работы в QRP), дешевую, ветроустойчивую антенну, работающую на диапазонах 29 - 28 - 27 - 24 - 21 - 18 - 14МГц, для пеших, многодневных, высокогорных экспедиций, проводящихся в автономном режиме.

Эффективная антенна для QRP, на 14МГц
Итак, ближнюю зону мы накрыли антенной зенитного излучения, которая описана выше. Теперь займемся DX-ами. Описанная здесь антенна, идеальна для дальних связей маленькой мощностью, она выигрывает у четвертьволнового штыря с десятками противовесов, у полуволнового штыря и у высоко поднятого диполя. Разработал ее HB9SL и назвал ''Vertical Polarized 2 Element''.

Антенна HB9SL имеет следующие особенности: она излучает под низким углом к горизонту, примерно 26°, у нее вертикальная поляризация, при этом усиление антенны, приблизительно 3дб! Антенна не требует противовесов и самое главное - высоких мачт. Диаграмма направленности почти круговая, небольшой максимум будет проходить перпендикулярно полотну. Для моего варианта ''Vertical Polarized 2 Element'', я использовал мачту на основе удилища длиной 4.2 метра.

Кусок проволоки длиной 20.8 метров, точно по середине закреплен на верхней части мачты. Лучи спускаются вниз и крепятся оттяжками. С одной стороны, на расстоянии 6.3 метров от конца луча, делается разрыв, вставляется пластина из изолятора и туда припаивается 50-омный кабель, симметрирование не нужно, центральной жилой кабель подключен к длинному лучу, оплеткой к короткому. В моей конструкции, длина кабеля РК50-2-11 примерно 7 метров (это как раз ½ λ с учетом К.У. для диапазона 20м.). Антенна HB9SL, была проверена в программе MMANA, которая показала что точку питания лучше сместить немного выше, по сравнению с авторским вариантом. Для тех кто знаком с этой программой, файл vp2e-14mhz_4m.maa прилагается. Поскольку в походе важен вес конструкции, правильно подберите провод из которого будет изготовлено полотно антенны, он должен быть легким, гибким, не путаться и не ломаться. Благодаря тому что антенне HB9SL не нужна высокая мачта, она очень ветроустойчивая, на практике оказалось достаточным использовать одну оттяжку, при довольно сильном ветре. Обратите внимание, что мачта этой антенны должна быть только из изоляционного материала, удилище тут подходит идеально. Красными стрелками, на диаграмме, показано направление максимального излучения антенны.

Замеры КСВ, сделанные прибором MFJ-259, дали следующее: 1.5 - 14.0, 1.1 - 14.1, 1.7 - 14.3МГц. Резонанс довольно острый, поэтому после изготовления, антенну нужно настроить на частоту 14130кГц. На фотографиях, вы можете подробно рассмотреть мою конструкцию, этой простой и эффективной антенны: фото1 , фото2 , фото3 , фото4.

размеры на другие диапазоны
Для 7МГц, нужна мачта высотой 6 метров, общая длина полотна антенны составит 41.8 метра. Длина лучей до середины 20.9 метров. Точка запитки находится на расстоянии 15.4 метра от нижнего конца. Нижние концы лучей, должны быть приподняты на один метр над землей. Все остальное - как описано выше.

Для диапазона 3.7МГц, нужна мачта высотой 7 метров, общая длина полотна 79.8 метра. Длина лучей до середины 39.9 метров. Точка запитки находится на расстоянии 32 метра, от нижнего конца одного из лучей. Нижние концы лучей, должны быть приподняты на 1 метр над землей.

Наклонный лучь с противовесом
для диапазона 14МГц, работает довольно эффективно. Антенна имеет слабую направленность в сторону наклона луча и усиление около 2дб. Угол максимального излучения 32°, причем, в отличии от других антенн, сигналы приходящие под углами от 20° до 60° антенна эффективно принимает, что очень хорошо как для ближних так и для дальних связей. Поляризация - вертикальная, а КСВ 1.1 - 1.5 в пределах двадцатиметрового диапазона.

В качестве мачты, используется 5 - 7-и метровое удилище. Точка запитки находится на расстоянии 1 - 1.5 метра от земли, что уменьшает кол-во 50-и омного кабеля и улучшает ветроустойчивость системы в целом. Нижний конец луча, находится на расстоянии 100 - 500мм от земли. Центральная жила кабеля припаяна к верхнему концу, а оплетка к нижнему. В качестве изоляторов использованы штрапсы, в месте подключения лучей и кабеля используется текстолитовая пластина или штрапсы. Длина 50 омного кабеля, 3 - 5 метров, он должен быть тонким и легким, потерями можно пренебречь. Для этой конструкции, достаточно установить две оттяжки, (значит нужно три колышка). Если ветер будет очень сильным, возможно придется поставить дополнительную оттяжку от узла крепления кабеля с лучами, чтобы его не болтало.

Если мачта-удилище имеет длину 4.2 метра, тогда точку соединения лучей с кабелем опускают ближе к земле и вставляют верхний лучь в антенное гнездо радиостанции, без кабеля. Другой лучь, просто кладут на землю, направляют в нужную сторону и подключают к корпусу радиостанции. Возможно, продется немного изменить длину вертикального луча, по минимому КСВ. Простота изготовления и хорошая работа этой антенны, позволяют рекомендовать её для QRP радиостанций (FT-817, ELECRAFT KX-1), без дополнительных согласующих устройств.

Штырь ¼ λ с противовесами
имеет вертикальную поляризацию и хорошо подходит как для работы с DX, так и для ближних связей, прямой волной. КПД штыря напрямую зависит от количества противовесов и окружающих предметов. Особенность работы штыревых антенн, заключается в том что в ''ближней зоне'' ваш сигнал будет слышен слабо и любой диполь его перекроет по уровню, однако в ''дальней зоне'', все будет наоборот. Наиболее ярко этот эффект выражен на НЧ-диапазонах (1.8 - 10МГц). Любой проводящий материал (включая деревья, людей и тд.) находящийся ближе длины волны от штыря - будет поглощать часть излучаемой энергии и соответственно понижать КПД. Штырь хорош для больших открытых пространств и возвышенностей. Ущелья, лощины, лес, застройки, ограниченное пространство - не для штыря, учтите это. Я не советую подвешивать штыревую антенну за высокие ветки деревьев, как рекомендуют некоторые авторы, это резко снижает КПД антенны. Используйте отдельную мачту установленную подальше от деревьев.

На основе удилища-мачты длиной 4 - 7 метров, легко сделать штырь на диапазоны от 7 до 29МГц. Для частот 18 - 29МГц проволоку просто протягивают вдоль удилища, на 14 - 7МГц провод длиной четверть волны, наматывают на удилище (равномерно по всей длине), чтобы он поместился. Именно этот способ максимально эффективен, даже для укороченных антенн. Антенна с трапами и удлиняющими катушками всегда будет работать хуже. Для походной антенны, достаточно 6 - 8 противовесов длиной по 0.25 λ, большее кол-во увеличит вес конструкции, меньшее - снизит КПД. Противовесы не нуждаются в точной настройке. Ниже указаны примерные размеры полотна антенны и противовесов. Обратите внимание, что длину штыря необходимо подобрать более точно, так как она зависит от шага намотки и применяемого провода.

Максимальное излучение проходит под углами 20° - 40° (красные стрелки), место подключения кабеля 50ом, поднято на 5см от земли. КСВ на всех диапазона в пределах 1.1 - 1.5. Усиление отрицательное -0.3дб. на 14МГц, что типично для антенн стоящих на земле. Если у вас мачта длиной 4200мм, то начиная с диапазона 18мгц и ниже, провод нужно равномерно обматывать вокруг удилища, как показано на рисунке. Для удержания штыря, достаточно три оттяжки из толстой лески или веревки, длиной по 5 метров.

Другие типы антенн
Широко распространенные рамочные антенны не подходят для пеших экспедиций, они тяжелые, для них нужна высокая мачта, если мачта низкая - рамка работает хуже штыря (сказки про то что рамка работает низко над землей - оставьте для начинающих), её невозможно развернуть и установить одному человеку. В высокогорье (выше 3000 метров) рамку вообще опасно разворачивать, потому как током от нее будет бить конкретно, да и аппаратуру попортить можно, земли то нет.

Диполь, наклонный диполь (sloper) - для экспедиций не подходят, потому что для диполя нужно как минимум две мачты, а для слопера мачта должна быть достаточно высокой и прочной. Я же исхожу из того, что радиолюбитель возьмет с собой в экспедицию легкую мачту-удилище, длиной 4 - 6 метров.

Штыри 5/8λ, 1/2λ - годятся для работы на 29 - 21мгц. Однако, их эффективность не лучше чем у описанной выше антенны HB9SL, но последней не нужна высокая мачта. Как уже говорилось, поставить высокую и тяжелую мачту в экспедиции очень затруднительно или вообще не возможно.

Screwdriver Antenna - интересное семейство многодиапазонных антенн, за ними большое будущее в мобильной связи, например YAESU ATAS-25 - удачный пример походной screwdriver антенны, а пока что их главный недостаток высокая цена и конструктивная сложность.

Длинный провод + согласующее устройство - самая распространённая антенна в годы В.О.В., все разведчики использовали такие антенны. При определённых условиях, довольно эффективная конструкция с предсказуемыми характеристиками. Хорошо подходит как аварийная и для экстремальных экспедиций.

Заключение
Описанные антенны, используются в походах и экспедициях по Северному Кавказу, проводимых в рамках дипломов: RDA, Russian Mountain Award (RMA), горы Кавказских Минеральных Вод (ГКМВ), Горы Кавказа (ГК). Ничто не мешает использовать их на постоянном QTH, в качестве основных, резервных или аварийных. Антенны достаточно эффективны, при работе небольшими мощностями (до 20Вт).

Смотрите интересные ссылки, на аналогичную тему:
Конструкция антенны на основе удилища от RA9WOY
GP 7-10-14-18-21 MHz с трапами, конструкции DL2KQ
Походная антенна RK3ZK

эта статья не закончена - разработка лёгких и простых экспедиционных антенн продолжается, следите за обновлениями на сайте.