Antena helicoidal de banda ancha. Antenas caseras: exterior, hogar. Conclusiones sobre el trabajo realizado.

La antena espiral pertenece a la clase de antenas de ondas viajeras. Su principal rango de funcionamiento es el decímetro y el centímetro. Pertenece a la clase de antenas de superficie. Su elemento principal es una espiral conectada a una línea coaxial. La espiral crea un patrón de radiación en forma de dos lóbulos emitidos a lo largo de su eje en diferentes direcciones.

Las antenas helicoidales vienen en tipos cilíndricos, planos y cónicos. Si el ancho del rango operativo requerido es del 50% o menos, entonces se utiliza una hélice cilíndrica en la antena. La espiral cónica duplica el alcance de recepción en comparación con la cilíndrica. Y los planos ya dan una ventaja veinte veces mayor. La más popular para la recepción en el rango de frecuencia VHF es una antena de radio cilíndrica con polarización circular y una alta ganancia de señal de salida.

Dispositivo de antena

La parte principal de la antena es un conductor enrollado. Aquí se utiliza, por regla general, alambre de cobre, latón o acero. Se le conecta un alimentador. Está diseñado para transmitir una señal desde la espiral a la red (receptor) y en orden inverso (transmisor). Los alimentadores son de tipo abierto y cerrado. Los alimentadores de tipo abierto son guías de ondas sin blindaje. Y el tipo cerrado tiene un escudo especial contra interferencias, lo que protege el campo electromagnético de influencias externas. Dependiendo de la frecuencia de la señal se determina el siguiente diseño del alimentador:

Hasta 3 MHz: redes cableadas blindadas y no blindadas;

3 MHz a 3 GHz: cables coaxiales;

De 3 GHz a 300 GHz: guías de ondas metálicas y dieléctricas;

Por encima de 300 GHz: líneas cuasi ópticas.

Otro elemento de la antena fue el reflector. Su propósito es enfocar la señal en la espiral. Está fabricado principalmente de aluminio. La base de la antena es un marco con una constante dieléctrica baja, por ejemplo, espuma o plástico.

Cálculo de las dimensiones de la antena principal.

El cálculo de una antena helicoidal comienza determinando las dimensiones principales de la hélice. Ellos son:

Número de vueltas n;

Ángulo de hélice a;

Diámetro espiral D;

Paso en espiral S;

Diámetro del reflector 2D.

Lo primero que hay que entender a la hora de diseñar una antena helicoidal es que se trata de un resonador de ondas (amplificador). Su característica era su alta impedancia de entrada.

El tipo de ondas excitadas en él depende de las dimensiones geométricas del circuito de amplificación. Las espiras adyacentes de la espiral tienen una influencia muy fuerte en la naturaleza de la radiación. Relaciones óptimas:

D=λ/π, donde λ es la longitud de onda, π=3,14

Porque λ es un valor que varía y depende de la frecuencia, luego los cálculos toman los valores promedio de este indicador, calculados mediante las fórmulas:

λ mín= c/f máx; λ max= c/f min, donde c=3×10 8 m/seg. (velocidad de la luz) y f max, f min - parámetro de frecuencia de señal máxima y mínima.

λ av=1/2(λ mín+ λ máx)

n= L/S, donde L es la longitud total de la antena, determinada por la fórmula:

L= (61˚/Ω) 2 λ avg, donde Ω es el coeficiente de directividad de la antena, dependiendo de la polarización (tomado de libros de referencia).

Clasificación por rango de operación

Según el rango de frecuencia principal, los dispositivos transmisores y receptores son:

1. Banda estrecha. El ancho del haz y la impedancia de entrada dependen en gran medida de la frecuencia. Esto sugiere que la antena puede funcionar sin resintonización sólo en un espectro de longitud de onda estrecho, aproximadamente el 10% de la banda de frecuencia relativa.

2. Amplia gama. Estas antenas pueden funcionar en un amplio espectro de frecuencias. Pero sus principales parámetros (ganancia direccional, patrón de radiación, etc.) todavía dependen de cambios en la longitud de onda, pero no tanto como los de banda estrecha.

3. Independiente de la frecuencia. Se cree que aquí los parámetros principales no cambian cuando cambia la frecuencia. Estas antenas tienen una región activa. Tiene la capacidad de moverse a lo largo de la antena sin cambiar sus dimensiones geométricas, dependiendo de los cambios en la longitud de onda.

Las más comunes son las antenas en espiral del segundo y tercer tipo. El primer tipo se utiliza cuando se requiere una mayor "claridad" de la señal a una determinada frecuencia.

Hacer tu propia antena

La industria ofrece una gran selección de antenas. La variedad de precios puede variar desde varios cientos hasta varios miles de rublos. Hay antenas para televisión, recepción satelital y telefonía. Pero puedes hacer una antena en espiral con tus propias manos. No es tan difícil. Las antenas helicoidales para Wi-Fi son especialmente populares.

Son especialmente relevantes cuando es necesario reforzar la señal de un enrutador en una casa grande. Para ello necesitará alambre de cobre con una sección de 2-3 mm 2 y una longitud de 120 cm, es necesario realizar 6 vueltas con un diámetro de 45 mm. Para ello, puede utilizar un tubo del tamaño adecuado. El mango de una pala funciona bien (tiene aproximadamente el mismo diámetro). Enrollamos el alambre y obtenemos una espiral de seis vueltas. Doblamos el extremo restante para que pase uniformemente por el eje de la espiral, “repitiéndolo”. Estiramos la parte del tornillo para que la distancia entre las vueltas esté dentro de los 28-30 mm. Luego procedemos a realizar el reflector.

Para ello es adecuada una pieza de aluminio de 15 × 15 cm y 1,5 mm de espesor. A partir de esta pieza de trabajo hacemos un círculo con un diámetro de 120 mm, cortando los bordes innecesarios. Haz un agujero de 2 mm en el centro del círculo. Insertamos el extremo de la espiral en él y soldamos ambas partes entre sí. La antena está lista. Ahora necesita quitar el cable de radiación del módulo de antena del enrutador. Y suelde el extremo del cable al extremo de la antena que sale del reflector.

Características de la antena de 433 MHz.

En primer lugar, hay que decir que las ondas de radio con una frecuencia de 433 MHz, cuando se propagan, son bien absorbidas por el suelo y diversos obstáculos. Se utilizan transmisores de baja potencia para transmitirlo. Como regla general, esta frecuencia es utilizada por varios dispositivos de seguridad. Se utiliza específicamente en Rusia para no crear interferencias en el aire. La antena helicoidal de 433 MHz requiere una relación de señal de salida más alta.

Otra característica del uso de este tipo de equipos transceptores es que las ondas de este rango tienen la capacidad de sumar las fases de las ondas directas y reflejadas desde la superficie. Esto puede fortalecer la señal o debilitarla. De lo anterior podemos concluir que la elección de la "mejor" técnica depende de personalización posición de la antena.

Antena casera a 433 MHz.

Es fácil hacer una antena helicoidal de 433 MHz con tus propias manos. Es muy compacto. Para ello necesitarás un pequeño trozo de alambre de cobre, latón o acero. También puedes usar simplemente alambre. El diámetro del alambre debe ser de 1 mm. Enrollamos 17 vueltas en un mandril de 5 mm de diámetro. Estiramos la línea del tornillo para que su longitud sea de 30 mm. Con estas dimensiones probamos la antena para la recepción de señal. Cambiando la distancia entre las vueltas, estirando y comprimiendo la espiral, logramos mejor calidad señal. Pero debe saber que dicha antena es muy sensible a varios objetos que se le acercan.

antena receptora UHF

Las antenas espirales UHF son necesarias para recibir una señal de televisión. Por diseño, constan de dos partes: un reflector y una espiral.

Es mejor usar cobre para la espiral: tiene menos resistencia y, por lo tanto, menos pérdida de señal. Fórmulas para su cálculo:

La longitud total de la espiral es L=30000/f, donde f es la frecuencia de la señal (MHz);

Paso en espiral S= 0,24 L;

Diámetro de la bobina D=0,31/L;

Diámetro del alambre espiral d ≈ 0,01L;

Diámetro del reflector 0,8 nS, donde n es el número de vueltas;

Distancia a la pantalla H= 0,2 L.

Ganar:

K=10×lg(15(1/L)2nS/L)

La copa reflectora está hecha de aluminio.

Otros tipos de equipos transceptores

Las antenas cónicas y helicoidales planas son menos comunes. Esto se debe a la dificultad de su fabricación, aunque tienen mejores características en cuanto a transmisión de señal y rango de recepción. La radiación de tales transmisores no está formada por todas las espiras, sino solo por aquellas cuya longitud es cercana a la longitud de onda.

En una antena plana, la hélice tiene la forma de un cable de dos hilos enrollado en espiral. En este caso, las espiras adyacentes se excitan en fase en el modo de onda viajera. Esto da como resultado la creación de un campo de radiación polarizado circularmente hacia el eje de la antena, lo que permite la creación de una banda de frecuencia amplia. Encontrarse antenas planas con la llamada espiral de Arquímedes. Esta forma compleja permite aumentar significativamente el rango de frecuencia de transmisión de 0,8 a 21 GHz.

Comparación de antenas helicoidales y de haz estrecho.

La principal diferencia entre una antena helicoidal y una direccional es que es de menor tamaño. Esto lo hace más liviano, lo que permite una instalación con menor esfuerzo físico. Su desventaja es la gama más estrecha de frecuencias de recepción y transmisión. También tiene un patrón de radiación más estrecho, lo que requiere “buscar” la mejor posición en el espacio para una recepción satisfactoria. Su indudable ventaja es la sencillez de diseño. Una gran ventaja es la posibilidad de sintonizar la antena cambiando el paso de la bobina y la longitud total de la espiral.

antena corta

Para una mejor resonancia en la antena, es necesario que la longitud "alargada" de la parte en espiral esté lo más cerca posible del valor de la longitud de onda. Pero no debe ser inferior a ¼ de longitud de onda (λ). Así, λ puede alcanzar hasta 11 m, lo cual es relevante para el rango de HF. En este caso, la antena será demasiado larga, lo cual es inaceptable. Una forma de aumentar la longitud del conductor es instalar una bobina de extensión en la base del receptor. Otra opción es introducir el sintonizador en el circuito. Su tarea es hacer coincidir la señal de salida del transmisor de radio con la antena en todas las frecuencias operativas. En términos simples, el sintonizador actúa como un amplificador de la señal entrante del receptor. Este esquema se utiliza en antenas de coche, donde el tamaño del elemento que recibe la onda de radio es muy importante.

Conclusión

Las antenas helicoidales han ganado gran popularidad en muchas áreas de las comunicaciones electrónicas. Gracias a ellos es posible celular. También se utilizan en televisión e incluso en comunicaciones por radio en el espacio profundo. Uno de los avances prometedores para reducir el tamaño de la antena es el uso de un reflector cónico, que permite aumentar la longitud de onda de recepción en comparación con un reflector convencional. Sin embargo, también existe un inconveniente expresado en la reducción del espectro de frecuencia operativa. También un ejemplo interesante es una antena helicoidal cónica de "doble filar", que permite el funcionamiento en una amplia gama de frecuencias debido a la formación de un diafragma direccional isotrópico. Esto sucede porque la línea eléctrica en forma de cable de dos hilos proporciona un cambio suave en la impedancia de las ondas.

Súper simple y súper rápido de hacer una antena a partir de cable coaxial para recibir canales. televisión digital Puedes hacerlo tú mismo en unos 5 minutos, para ello no necesitarás absolutamente nada más que el propio cable. Y esta es la principal ventaja de esta antena.
No puedes vivir sin un televisor ahora.

Este diseño definitivamente le ayudará, por ejemplo, cuando se acabe de mudar a su casa y aún tenga que instalar un cable o una antena fija. Por supuesto, este no es el único ejemplo en el que será útil esta antena de cuadro verdaderamente simple.
Ahora, en los comentarios, alguien definitivamente escribirá que hay antenas aún más simples, como una de látigo. Para hacerlo bastará con quitar dos aislamientos del cable y todo funcionará. Por supuesto, estoy de acuerdo con esto, pero la antena de cuadro que haré con cable coaxial tendrá una ganancia mucho mayor, debido a su directividad y circuito cerrado resonante.

Hacer una antena con cable coaxial

Así luce la versión fabricada con cable negro.

Ahora comencemos a hacer la antena en orden. Lo único que necesitamos es menos de medio metro de cable coaxial de cualquier color. Tomé el blanco.

Nos retiramos 5 cm del borde del cable y retiramos el aislamiento superior.

A continuación, retiramos el aislamiento del núcleo central.

Ahora giramos todo de forma ordenada y firme.

Luego, desde el borde sin aislamiento, retrocedemos 22 cm y cortamos un trozo de 2 cm del aislamiento superior y el cable blindado de la manguera, sin tocar el aislamiento del núcleo central.

Ahora medimos otros 22 cm desde el final del corte y hacemos un corte de 1 cm de ancho solo quitando el aislamiento superior. No tocamos el blindaje del cable.

A continuación, tomamos el extremo del cable desde el que comenzamos. Y lo envolvemos muy apretado en el último corte, formando un círculo de antena.

En este punto, nuestra antena está lista para usar. Por supuesto, esto no es necesario, pero si cuelga la antena en el exterior, es mejor aislar todas las zonas expuestas del cable con cinta aislante. También puedes añadir un marco rígido, pero esto es opcional.

Ubicación de la antena

Dirigimos la antena a un repetidor o torre de televisión. La dirección también se puede seleccionar experimentalmente girando la antena.
La mejor opción sería colocarlo fuera de la ventana, ya que las paredes de la casa amortiguan mucho la señal de alta frecuencia.

La prueba mostró excelentes resultados.

Si aún no entiendes cómo hacer una antena a partir de un cable, asegúrate de ver el vídeo a continuación o hacer preguntas en los comentarios.

Se cree que una antena espiral se caracteriza por una polarización circular, pero esta opinión es errónea. De hecho, la estructura de las espiras es tal que también se reciben ondas con polarización lineal. Esto es conveniente cuando es posible trabajar en cualquier estructura ondulada. Y las antenas helicoidales se utilizan como alimentación de espejo en un satélite. Para los radioaficionados la desventaja es que una onda polarizada linealmente se atenúa en tres decibeles; como se sabe, en la radio y la televisión no se utiliza ninguna otra. En el país, la alimentación en espiral sólo es adecuada para captar NTV+ desde un satélite, este método no se utiliza allí. No discutiremos una serie de aplicaciones especiales de estas antenas. Sin embargo, se pueden encontrar consultas sobre el tema en Internet. No podemos responder quién se beneficiaría de una antena en espiral trenzada de alambre y montada en un trozo de tubería; incluso en la colección de obras de radioaficionados esta clase de productos está completamente ausente.

Cómo montar una antena helicoidal

La antena en espiral se parece a un calentador de infrarrojos de diseño específico. En la URSS, las fábricas militares producían electrodomésticos. De ahí la similitud entre antenas parabólicas y calentadores. Para el montaje, necesitará saber el diámetro y el paso del devanado del cable, el número de vueltas. Materiales que necesitarás:

1. Una chapa de acero para la pantalla, de cualquier espesor, para que no se doble con el viento y otras colisiones.
2. Un trozo de alambre para que quede suficiente para enrollar las vueltas con reserva.
3. Cable de alimentación: para televisión 75 Ohm, para radio 50 Ohm.
4. Tubería de plástico del diámetro requerido.

Las antenas en espiral pertenecen a la clase de ondas viajeras; la resistencia de los dispositivos es alta, por lo que, habiendo calculado correctamente el dispositivo, se pueden conectar sin coordinación. Primero se marca el tubo, con un margen para poder pegarlo en la mampara y pegarlo. El paso de bobinado está marcado a lo largo del eje (preferiblemente en ambos lados). En el futuro, los riesgos se utilizan para nivelar. Retroceda un par de centímetros al frente y comience a trabajar con un marcador. Tenga en cuenta que con reverso la bobina se mueve exactamente medio paso.

La espiral se enrolla sobre el tubo sin tener en cuenta el paso, con el número de vueltas requerido. En el futuro, a partir de la primera marca, deberá estirar el cable de la manera correcta. Para evitar un mayor desplazamiento, se debe fijar la posición correcta con gotas de pegamento. Alrededor de tres o cuatro por turno. Mientras tanto, hagamos la pantalla.

Elija un cuadrado con un lado aproximadamente cinco veces el diámetro del tubo de enrollamiento. No importa cuál sea el espesor del acero, mantenga las características de resistencia. Cuando está ensamblada, la pantalla queda perpendicular a la tubería.

Para el montaje eléctrico se debe perforar un agujero en la zona del extremo de la espiral (la base del tubo) y pasar el cable por el interior. Detrás de la pantalla en la pared lateral hacemos un orificio adicional por donde pasamos el cable de alimentación trenzado. Eléctricamente, el núcleo central está conectado a la espiral, la pantalla del alimentador está conectada a la pantalla de la antena. Se forma una estructura para recibir y transmitir ondas. El tubo con la pantalla de acero está conectado con pegamento-sellador en la esquina para garantizar una estricta perpendicularidad de las piezas. Puntos clave:

• La espiral y la pantalla están hechas de material conductor, por ejemplo cobre.
• Tubería dieléctrica.

Cálculo de una antena helicoidal.

Las antenas helicoidales son buenas para captar cualquier tipo de onda utilizada en la radiodifusión terrestre. Sin embargo, para captar la radio, el eje debe apuntar hacia arriba, mientras que la pantalla se colocará horizontalmente. El dispositivo tiene propiedades direccionales pronunciadas; no espere poder cubrir varias torres desde un punto. No tan fácil. El patrón de radiación depende en gran medida de las dimensiones de la antena helicoidal:

1. Si la longitud de la bobina es mucho menor que la longitud de onda, predomina la radiación lateral, a través del eje de la antena. Además, la polarización no es circular.
2. Idealmente, la longitud de la bobina está dentro del rango de 0,75 a 1,3 longitudes de onda. En este caso observamos el lóbulo principal del patrón de radiación mirando hacia adelante. Por supuesto, necesitas una pantalla.
3. Si la longitud de la espiral es superior a 1,5 longitudes de onda, se forman dos lóbulos dirigidos hacia el semiplano frontal. Más precisamente, el resultado es algo parecido a una superficie cónica.

Indirectamente (según el segundo punto), los lectores ya se han formado una idea del surtido. Ampliaremos la banda dos veces, utilizando no una hélice cilíndrica, sino una cónica (antena de hélice cónica). Recomendamos una calculadora en línea en http://aerial.dxham.ru/onlajn-raschety/raschety-antenn/raschet-spiralnoj-antenny. Aquí se propone establecer la frecuencia, el paso de la espiral y la longitud del emisor:

• El ancho del lóbulo principal del patrón de radiación depende de la longitud de la espiral. Varíe el número de vueltas y observe el parámetro (ubicado en la parte inferior de la página de la calculadora). El diámetro de la espiral apenas cambia. No hay explicación para esto; los creadores de la calculadora lo saben mejor. Por supuesto, se necesitará más cobre, lo que se refleja en los parámetros correspondientes.
• Agreguemos que a medida que aumenta la longitud, también aumenta la ganancia. Este es un efecto típico: el pétalo se estrecha y la ganancia aumenta. El área del patrón de radiación es un valor constante. Como dijo Lomonosov, si algo llega a un lugar, seguramente debe partir a otro. Tenga en cuenta que a medida que aumentan los turnos, el ancho de banda disminuye ligeramente.
• La ganancia depende del paso del devanado: cuanto mayor sea el número, menor será la ganancia y más estrecho será el patrón de radiación. En nuestra opinión, esto es un error de los autores, porque resulta que es más rentable enrollar con fuerza. Además, se necesitará menos cable. Sólo se muestran las ventajas; en la práctica, esto parece dudoso.

Entre las propiedades útiles de esta calculadora en línea, me gustaría destacar el cálculo del tamaño mínimo de pantalla. En cuanto al paso, consulte los libros de referencia y eso es lo que haremos. Por cierto, un dato interesante es que la frecuencia WiFi predeterminada en el sitio es 2,45 GHz. Aquí hoy en día se utilizan a menudo antenas helicoidales.

Encontrado: la ganancia depende sólo del número de turnos. Se recomienda elegir un paso de bobinado de 0,22 - 0,24 longitudes de onda. En el sitio web establecemos este valor dentro de amplios límites. Invitamos a los lectores a elegir un tono variando el número de vueltas. Sucede que algunas calculadoras contienen errores, sólo el programador web tiene la información precisa.

Por cierto, la nueva fuente de información afirma que la pantalla está situada detrás de la espiral a una distancia de 0,12 longitudes de onda. Se añade que si se elige que el diámetro de la pantalla sea de 0,8 longitudes de onda o más, el lado del cuadrado es aún mayor: 1,1 λ. La situación no es tan obvia, pero imagina que el círculo debe encajar dentro: todo encaja en su lugar.

En cuanto a la adaptación, la resistencia de una antena helicoidal depende en gran medida del grosor del cable y disminuye al aumentar la resistencia. Es posible alcanzar cifras iguales a 75 e incluso 50 ohmios. En este caso, no se requiere aprobación, lo que simplifica la operación. Esto funciona a altas frecuencias. Por ejemplo, la impedancia característica será igual a 75 ohmios con un espesor de cable del 5% de la longitud de onda. Para obtener 50 ohmios, debe tomar un grosor de cable del 7% de la longitud de onda. Verás que esto es real en frecuencias WiFi, lo que significa que calcularemos los parámetros de esta manera, evitando la coordinación.

Tenga en cuenta que la calculadora no le permite configurar el grosor del cable y, con el existente, la impedancia característica es de 140 ohmios. Probablemente esto sea un truco del oficio; según nuestra información, el cable debería ser de 50 ohmios en frecuencias WiFi. Pero es fácil comprobar si se cumple la dependencia del grosor del cable. Presentemos una tabla y comparemos los resultados.

tabla de cálculo

Entonces, la frecuencia es 2450 MHz, encontramos la longitud de onda usando una fórmula simple:

λ = 299.792.458 / 2450.000.000 = 0,1223 metros.

Encuentre el diámetro de cable requerido para una resistencia de 140 ohmios:

0,1223 x 0,02 = 2,45 mm, ¡comprobemos si esto coincide con la calculadora en línea! Miramos y vemos: 2.4. Bueno, si tenemos en cuenta que sin redondear resultó ser 2,447 mm, asumiremos que las dos fuentes se repiten, lo que significa que se pueden confiar en las instrucciones para elegir el paso de bobinado (ver arriba). En este punto suponemos que la antena helicoidal casera está lista, y también encontraremos el grosor del cable en el que la resistencia llega a ser igual a 50 ohmios: resulta ser de 8,5 mm. Además, a esta alta frecuencia es difícil proporcionar las condiciones requeridas. Por lo tanto, el objetivo de fabricar una antena en espiral por sí solo a menudo se le asigna a los informáticos.

Respecto a las inconsistencias en la calculadora, revisa lo que lees en Internet. información técnica repetidamente. Creemos que hemos respondido a la pregunta de qué es una antena helicoidal y cómo hacer una antena helicoidal. La ventaja del diseño es su facilidad de fabricación, si es necesario calcular, coordinar los parches y no es un hecho que funcione, hay un buen dispositivo que cumple con las condiciones dadas y filtra muchas interferencias. Hay antenas idénticas en ambos lados (recepción y transmisión) para poder trabajar con polarización circular; de lo contrario, el resultado será misteriosamente impredecible. Una antena espiral autoensamblada es una realidad.

Decidí resaltar este comentario, que daré a continuación en el texto, como un artículo separado. Su autor ideó una antena en espiral que, en las peores condiciones de recepción, aseguraba el funcionamiento de dos televisores simultáneamente, sin amplificadores ni divisores. Llamó a su diseño BISPIRAL, aunque este nombre ya se combina con antenas de doble hélice y dos antenas helicoidales, que se presentan en diferentes versiones y para diferentes propósitos funcionales. Sin embargo, a partir del ejemplo anterior, comprenderá que esto es algo más a lo que todavía se le debe dar un nombre.

BISPIRAL
El vendedor disuadió a la gente de comprar un receptor DVB-T2: "¡Si lo devuelves, no lo pillaremos!". Hay 35 km entre la fuente y mi ciudad. La distancia no es amenazadora, pero tres líneas eléctricas (500 y 750 líneas eléctricas) son fuentes de interferencia. Además, la señal directa está bloqueada por una colina con densas edificaciones de edificios de 16 pisos.Canales de frecuencia 31 (551 MHz) y 51 (714 MHz).
La primera que se fabricó y probó fue una antena de dos anillos. Ayudó a encontrar la única opción para la dirección de recepción, mostró "destellos" de una señal de televisión reflejada en un ángulo agudo desde un edificio de nueve pisos ubicado en medio kilómetro.

Hice una antena helicoidal de 7 vueltas diseñada para el canal 31. El marco se basa en 4 piezas de tubería de agua de polipropileno (¡pequeña tangente!), para una espiral cuadrada: un cable de cobre de un solo hilo con una sección transversal de 4 metros cuadrados. mm en aislamiento vinílico, cable de cinco metros. El resultado fue una recepción bastante satisfactoria y fiable de ambos paquetes. Intenté hacer una antena similar según las dimensiones del canal 51 (714 MHz), el resultado es que no “capta” el canal 31. De esto concluí: el cálculo de una antena helicoidal debe realizarse en un canal de baja frecuencia. Conclusión número dos: la banda ancha de una antena helicoidal está determinada por su diseño (como afirma Karl Rothhammel) y no por el diámetro del cable enrollado.
Todo iba genial hasta que mi mujer pidió tener también un televisor en la cocina. La gran distancia (más 13 metros) de transmisión de señales de alta frecuencia es un problema. El uso de un cangrejo y el encendido de los receptores en un “tren” no dieron resultados. Probé tres modelos de amplificadores SWA, en los mejores la intensidad de la señal aumentó de 70 a 90, ¡pero no hubo ninguna calidad en el rango lejano! Por otra parte, los receptores con esta antena proporcionaron una recepción fiable de ambos paquetes.

Construir una segunda antena significa abarrotar el balcón...
La decisión ha llegado. ¿Y si disponemos una segunda espiral sobre el mismo marco, colocando las vueltas entre las vueltas de la primera? Dicho y hecho, la revisión se completó en 1,5 horas. ¡El resultado es maravilloso! Para la segunda espiral utilicé alambre con un apantallamiento plateado. La intensidad y calidad de las señales en el receptor lejano (!) aumentó en 15 puntos. No se notó la influencia de los receptores entre sí con una antena de este tipo.
Se sabe que cuando se suman señales de dos hélices, la intensidad de la señal se duplica. No he intentado conectar espirales, pero sería interesante. También es interesante probar cuatro espirales en un marco común...
¡Espero que esta información sea útil para los curiosos y prácticos!

PD Si hubiera un botón de "insertar imagen", adjuntaría una foto.

Bueno, ahora... mi salida.

Es difícil no estar de acuerdo en que esta información es muy necesaria. Solo podemos lamentar que el recurso de este blog no proporcione comentarios adjuntos con fotografías. Y este comentario en sí no apareció de inmediato, pero lo encontré por casualidad al margen del blog y lo coloqué en el lugar correcto solo dos semanas después.

Inmediatamente durante el comentario, simplemente aclararé que al agregar dos espirales, como otras antenas con propiedades direccionales, su ganancia total aumenta solo en 3 dB, si la ganancia de estas antenas se mide desde un vibrador de media onda ( al menos eso es lo que dice el autor del libro de dos volúmenes "Antenas" de Karl Rothhammel y "Manual del diseñador de radioaficionados" bajo la dirección general de R. M. Malinin).

La experiencia del autor del comentario adjunto demuestra prácticamente que cuanto peores son las condiciones de propagación de las ondas de radio, mayor es la ventaja de la polarización circular que tienen las antenas helicoidales, e incluso teniendo en cuenta pérdidas de 3 dB en el caso de recibir una señal de un transmisor de televisión con polarización horizontal.

Ahora necesitamos encontrar un nombre para esta antena casera que el autor probó. Para no confundirme con la terminología de antenas helicoidales, decidí interesarme por los nombres ya conocidos, y así resultó.

También señalaré que de toda la variedad de antenas, solo las espirales lideran en el número de formas geométricas y nombres correspondientes, y en cuanto a dos o más espirales, las opciones de nombres aumentan proporcionalmente.

Antena helicoidal con polarización horizontal.

Se trata de dos espirales, de paso de enrollado opuesto, situadas paralelas entre sí en un plano horizontal, con un reflector común, con una distancia recomendada entre ejes igual a 1,5 longitudes de onda. Si las espirales están ubicadas en un plano horizontal, entonces tienen polarización horizontal, si están en el mismo plano una encima de la otra, entonces La polarización es vertical. Dos espirales de seis vueltas cada una dan una ganancia de 14 dB, en comparación con un vibrador de media onda (permítanme recordarles que 6 vueltas, según la tabla de la misma publicación, son 11 dB). En comparación con una sola hélice con una impedancia característica de 120 ohmios, las hélices dobles tienen una ventaja, ya que su resistencia total es de 60 ohmios y son más fáciles de combinar con un cable coaxial de 50 o 75 ohmios. Con el mismo tipo de disposición de espirales, la polarización será circular.

Menos comúnmente utilizado es el diseño de una antena helicoidal con polarización horizontal, donde dos hélices con en diferentes direcciones los devanados están conectados a lo largo de un eje.

Antena de doble hélice.

En el mismo libro de dos volúmenes (tipos especiales de antenas para bandas VHF y UHF, capítulo 26. 8.) hay otro término “ antena de doble hélice“De hecho, esta antena es comparable en propiedades a una varilla de un cuarto de onda, donde esta última tiene forma de espiral y la función de contrapeso la realiza una espiral de mayor diámetro.

Este tipo de antena es muy adecuada para la recepción de televisión terrestre a larga distancia. señal digital. La simplicidad del producto es cautivadora; sólo consta de dos partes principales: un reflector hecho con una pala quitanieves y una espiral hecha con una bobina de cable eléctrico. Ni una sola unión soldada, todo está atornillado y retorcido. No hay elementos complejos que combinen. Sin embargo, la ganancia del diseño alcanza más de 10 dB, lo que permite su uso en algunos casos sin amplificador. Fue con esta antena sin amplificador que recibí una señal de televisión digital fuera de la ciudad.

Me gustaría recordarles que cualquier antena decímetro es adecuada para canal digital transmisión, la diferencia sólo estará en el rango de recepción. Pero no todas las antenas proporcionarán la máxima ganancia y adaptación exactamente a la frecuencia deseada. No importa cuán compleja sea una antena, tiene caídas y picos de ganancia en todo su rango de frecuencias recibidas.

Fueron las antenas en espiral las que siguieron el vuelo del primer cosmonauta Yuri Gagarin. Cuando los primeros vehículos lunares soviéticos, orientando las espirales, surcaron la superficie de la Luna, yo soñé con hacer la misma antena espacial.

Foto 2.

No hay nada peor que asuntos pendientes. Como base, elijo la más simple de todos los tipos de antenas helicoidales. Es de una sola entrada, espiral, cilíndrico (a veces cónico), regular, es decir, con paso de enrollamiento constante o la misma distancia entre espiras. Así, el nombre de la antena ya habla de su diseño. Este es exactamente el diseño propuesto por primera vez por Kraus J.D.

"Antena de haz helicoidal". – “Electrónica”, 1947. V 20, N 4. R. 109.

Recomiendo el mejor libro de referencia para radioaficionados. "Antenas", edición 11, volumen 2. Autor Karl Rothhammel. El libro contiene mucho material práctico para casi todos los tipos de antenas. Características, parámetros, cálculos prácticos, recomendaciones.

A partir de esta publicación presento las características de una antena helicoidal.

Arroz. 1.

Debe averiguar qué frecuencia de transmisión digital hay en su región y convertir el valor de esta frecuencia en metros. Longitud de onda en metros = 300/F (frecuencia en MHz).

Para las frecuencias de transmisión de Moscú de dos paquetes digitales, elegí la frecuencia promedio de 522 MHz, que corresponde a una longitud de onda lambda de 57 cm. En este caso, el diámetro de la espira es D = 17,7 cm, la distancia entre las espiras es 13,7 cm, la distancia desde la pantalla hasta el giro es de 7,4 cm y el ancho de la pantalla debe ser de 35 cm.

Como pantalla (reflector), necesitaba una pala quitanieve incorrecta hecha de un hermoso acero inoxidable brillante, que se doblaba constantemente bajo el peso de la nieve. La práctica demuestra que el reflector no tiene por qué ser redondo, y no tiene sentido hacer que el lado de un cuadrado tenga más de dos diámetros de la vuelta de la espiral. Hice la espiral con un cable de alimentación de red con un diámetro de aproximadamente 2 mm, utilizando uno de sus núcleos, sin quitarle el aislamiento, ya que es transparente para las ondas de radio y el alambre de cobre no se oxida bajo la influencia del ambiente externo. En la práctica, el grosor del cable resultó ser casi 5 veces menor que el teórico, por lo que el alcance de la antena resultó ser estrecho. En el rango UHF, la antena sólo recibirá bien algunas estaciones de televisión analógicas, sin embargo, dos paquetes digitales ubicados cerca en frecuencia encajarán bien en su banda de amplificación. También necesitarás un cable coaxial de 75 ohmios con conector. No recomiendo dejarse llevar por la longitud del cable, especialmente si la antena no tiene amplificador, ya que en cada metro del mismo se pierden de 0,5 a 1 dB de ganancia y un cable largo requerirá un dispositivo correspondiente. En mi diseño utilicé 3 metros de cable.

Arroz. 2.

Lo único que tienes que hacer es enrollar la espiral, conectar el cable al conductor de la espiral y fijarlo todo a la hoja de la pala. Pero no tenía un cilindro dieléctrico del diámetro requerido para fijar el alambre en espiral, por lo que usé listones y una hoja de madera contrachapada seca como marco, transfiriéndole las dimensiones de la antena del boceto. Sería mejor si se usaran mangos de pala en lugar de listones y madera contrachapada, pero solo ensamblé el diseño y me convenía hacer todo sobre madera contrachapada. Cuando el caparazón empezó a envolverse con alambre, el producto casero parecía el cuerpo de un avión. Desde fuera parecía menos inofensivo si empezaba a doblar las curvas desde tubo de cobre como quería antes. Como ya dije, es conveniente ocultar dicha antena debajo de la cumbrera de una casa con un techo hecho de material blando, andulina o pizarra, transparente a las ondas de radio.

Foto 3. Probando el diseño de la antena.

Para probar la antena, utilicé la habitación del ático, donde utilicé una escalera para acercar el producto casero al techo. En este lugar anteriormente funcionaba un bucle en fase con un amplificador de 35 dB y una antena interior difícil de encontrar con un amplificador de 30 dB. Lugar de prueba también. Región de Vladimir, 90 km al este de Ostankino. Ahora aquí funciona una antena en espiral sin amplificador. Ella “ve” el centro de televisión a través de: tablillas, vidrio cristalino, 10 cm de lana de basalto, tableros de revestimiento, contrachapado OSB, alfombra de base, escamas blandas para tejados y un montón de clavos de diferentes longitudes. Sólo queda fijarlo aún más arriba. debajo de la cumbrera de la casa o desmontarla, porque es solo diseño.

Foto 5. Tamaño y paso de las anteriores. Los diseños de antenas son casi idénticos.

Para mejorar los parámetros de la antena, no estaría de más utilizar un dispositivo de adaptación: un transformador que proporcione una transición de una resistencia de antena de 180 ohmios a un cable coaxial con una resistencia de 75 ohmios. Se trata de una placa de cobre fina en forma de triángulo que se expande hacia la pantalla. Seleccioné el lugar de montaje de la placa y sus dimensiones de forma experimental, utilizando dos pinzas de plástico para la ropa. En casa, esto se puede hacer fácilmente usando un televisor bajando la antena a un nivel más bajo, en el que la imagen será "nevada". Es necesario moverse girando la placa y de oído, reduciendo el nivel de ruido en el canal de audio al recibir una señal analógica, cercana en frecuencia a la del paquete digital, determinar su ubicación. Luego soldarlo.

A pesar de lo absurdo de su forma, esta antena tiene una ventaja. No tiene amplificador, que a menudo falla después de la caída de un rayo. En la práctica, los amplificadores fallaron dos veces durante una tormenta en antenas exteriores ubicadas a 30 metros de un poste eléctrico caído por un rayo. Para la antena ubicada bajo el techo de la casa, a seis metros del poste de descarga, no se han registrado casos de falla del amplificador.

La fuente de alimentación del propio amplificador puede fallar, ya que suele estar siempre energizado y tiene un recurso limitado.

Otra ventaja es que el alcance de esta antena con amplificador será mayor, comprueba por ti mismo cuánto tiempo más.

Suma. Cambiando el diseño de la antena.

Este año (2015) decidí mejorar el diseño casero de una antena helicoidal, utilizando en lugar de un cable un tubo de metal-plástico (metal-plástico) de 16 mm de diámetro. Las antenas previamente ensambladas ya se sometieron a una operación similar y se animaron notablemente. La antena en espiral también ha sufrido mejoras, pero no se equivoque, el aumento en el nivel de la señal fue sólo del 10 por ciento y la calidad de la señal se mantuvo en el mismo nivel del 100 por ciento.

Foto 7. Antena antigua.

Foto 8. Cambios de diseño.

Hace tiempo que quería hacer una antena utilizando un tubo como material. La similitud con un destilador de alcohol ilegal se vio obstaculizada por el alto costo. Pero el material ha sido encontrado y ya ha sido probado. antenas simples. Este tubo fácil de doblar, fabricado en aluminio de alta calidad y recubierto por todos lados con plástico, se vende en todos los mercados de la construcción para el tendido de tuberías de agua.

Foto 10. Nuevo diseño.

Foto 9. Banco - mandril.

Económico

cálculo de antena.

Tuve que hacer este complejo cálculo cuando fui a la tienda "Todo para el hogar", en las afueras de la región de Moscú y vi metal plástico a un precio de 45 rublos. Longitud de onda, frecuencias de emisión, longitud del círculo, número de vueltas, ganancia de antena….

Solté 4 metros en la caja, resumiendo la parte económica del proyecto. El coste de la antena no debe exceder el coste mínimo de una botella de vodka.

Cálculo de antena.

Por motivos puramente económicos, resultó ser de 6,5 vueltas, media vuelta menos que el anterior cable casero. También tomé una distancia entre las espiras igual a un cuarto de la longitud de onda. De manera similar, calculé la longitud de un turno, pero por razones prácticas, ya tengo experiencia en hacer cosas simples. antenas de cuadro, corrigí la dependencia del plástico metálico de la frecuencia, reduje la longitud de la bobina en 1,5 cm, también calculé el diámetro del mandril dividiendo la longitud ajustada de la bobina por 3,14. Teniendo en cuenta el espesor del tubo, el diámetro del mandril fue 8 mm menor.

Ajustamiento.

Consistía en medir la ROE (relación de onda estacionaria) con un medidor ROE casero. Inicialmente medí uno viejo hecho en casa. Curiosamente, el dispositivo afirmó una excelente compatibilidad con una carga de 50 ohmios (ROE = 1,5). Con la antena modificada, todo también coincidió, sin embargo, cuando se alimenta desde el borde de la lona. Pero de manera constructiva, más tarde usé el cable en el centro y la ROE bajó a 2. Un simple medidor de ROE hecho en casa, combinado con un generador casero sintonizado a frecuencias de transmisión digital, resultó ser muy útil. Con su ayuda, pude no solo determinar la ROE de la antena, sino también verificar su rendimiento, cuando cada vuelta reaccionaba al acercamiento de la tapa de una cacerola moviendo la aguja del microamperímetro.

Resultados.

El cambio de diseño añadió un aumento del 10 por ciento en la ganancia, y esto a pesar de que la antena tenía media vuelta menos. En general, recibe programas en el rango UHF, funcionando en modo analógico, no peor que una antena de "canal de ondas" (Uda-Yagi), que incluye 12 directores y un amplificador con una ganancia declarada de al menos 26 dB. Ambas antenas están ubicadas en las mismas condiciones al mismo nivel del suelo. La única diferencia es que el funcionamiento de una antena comprada, al recibir una señal digital inalámbrica, depende del clima y la hora del día, simulando el deterioro del paso de las ondas de radio con un característico graznido y congelación de la televisión. imágenes, o incluso una ausencia total de imágenes. La recepción de radio con una antena casera es siempre constante.

Pero en general no estaba satisfecho con este diseño, porque esperaba algo más de él, únicamente por sus dimensiones y el dinero gastado. Comparando esta antena helicoidal con el diseño anterior antena casera para recibir televisión digital terrestre, compuesto por sólo dos anillos escalonados de idéntico diámetro, fabricados del mismo material, no encontré una ganancia significativa al compararlos en términos de niveles de recepción.

Dos anillos en fase y seis retorcidos en espiral dan una ganancia teórica de 6 dB y 10 dB. Dos anillos al aire libre y 6,5 anillos bajo techo, al mismo nivel del suelo y con prácticamente el mismo nivel de ganancia en porcentaje. ¿Quizás el techo absorbió la diferencia de 4 dB, o quizás es realmente difícil notar esta diferencia? Al mismo tiempo, no exponga esta bobina a la calle, abriendo así el tema a conversaciones innecesarias.

¿Me he desanimado? ¡No! La radioafición es una fuente de placer. Emprenda la radioafición, es interesante. Quizás tus resultados sean mejores.

Lo más probable es que vuelva a esta antena en espiral, porque no se quedó dormida cuando la antena del “canal de ondas” dejó de recibir aire.