Головна › Програми › Петльова антена. Активна петльова антена. Також знадобляться матеріали

Петльова антена. Активна петльова антена. Також знадобляться матеріали

Винахід відноситься до антени, а саме до приймальних активних петлевих антени, і може знайти застосування в радіозв'язку, радіонавігації, радіопеленгації, телебаченні та радіомовленні. Технічний результат, на досягнення якого спрямоване пропоноване технічне рішення - розширення функціональних можливостейактивної петльової антени. Сутність винаходу полягає в тому, що наведені в петлях синфазні та протифазні щодо кінців петель струми обробляються на високій частоті для формування на виходах антени одночасно кругової діаграми спрямованості та діаграми спрямованості у формі вісімки. При цьому синфазна складова сигналу пропорційна складовою вектора електричного поля, а протифазна складова - складовою вектора магнітного поля. електромагнітної хвилі. Пропонуються два варіанти антени, перший з яких може використовуватись як самостійна антенаі як складова частина більш складної антени другого варіанта. Перший варіант антени містить у своєму складі одну петлю, що проводить, і електричний противагу петлі, другий - п'ять ідентичних петель і один противагу. Другий варіант антени дозволяє визначати одночасно і незалежно три складові вектора електричного поля і три складові вектора магнітного поля електромагнітної хвилі, що приходить. 2 з. п. ф-ли, 2 іл.

Винахід відноситься до антени, а саме до приймальних активних петлевих антени, і може знайти застосування в радіозв'язку, радіонавігації, радіопеленгації, телебаченні та радіомовленні. Відома широкосмугова активна петльова антена, що містить дві ідентичні провідникові петлі, розташовані в одній площині і орієнтовані кінцями назустріч один одному, електричні навантаження, трансформатор, що узгоджує, і широкосмуговий підсилювач. Кінці підвищує обмотки трансформатора з'єднані з нижніми кінцями петель, кінці знижувальної обмотки - з верхніми кінцями петель і входом підсилювача, вихід якого утворює вихід антени. Електричні навантаження зазначених петель можуть бути розподіленими омічними або зосередженими індуктивно-ємними. Антена працює у смузі частот з коефіцієнтом перекриття 4:1. Широкосмуговий підсилювач має коефіцієнт посилення 25 дБ. Одним з недоліків даної антени є низька схибленість, зумовлена її круговою діаграмою спрямованості. Інший її недолік полягає у використанні узгоджувального трансформатора, зв'язок між обмотками якого здійснюється через магнітопровід. Такі трансформатори мають значні втрати на високих частотах. Найбільш близькою до пристрою за найбільшим числом істотних ознак є петльова антена , що містить дві ідентичні провідникові петлі, розташовані в одній площині і орієнтовані своїми кінцями назустріч один одному, з периметром кожної петлі, не перевищує чверті мінімальної робочої довжини хвилі, конденсатора, два резистори, вхідний узгоджувальний трансформатор та підсилювач. Входи першого та другого підсумовувальних пристроїв з'єднані з кінцями першої та другої петель відповідно. Перший і другий резистори з'єднані послідовно та підключені до верхніх кінців петель. Перший і другий конденсатори з'єднані послідовно і підключені до виходів першого і другого пристрої, що підсумовують. Кінці первинної обмотки узгоджувального трансформатора з'єднані з нижніми кінцями першої та другої петель. Середня точка первинної обмотки узгоджувального трансформатора з'єднана з місцем з'єднання резисторів між собою та з місцем з'єднання конденсаторів між собою. Вихідна обмотка узгоджувального трансформатора підключена до підсилювача входу. Вихід підсилювача є виходом антени. При оптимальному співвідношенні протифазного і синфазного струмів, що наводяться в петлях електромагнітної хвилею, що падає, забезпечується кардіоїдна діаграма спрямованості. Необхідне співвідношення струмів забезпечується вибором певних геометричних розмірів петель та величин опорів резисторів та ємностей конденсаторів. Одним із недоліків прототипу є низька чутливість у низькочастотній частині робочого діапазону, обумовлена використанням резисторів для формування кардіоїдної діаграми спрямованості. Іншим недоліком прототипу є використання вхідного трансформатора з обмотками, зв'язок між якими здійснюється через магнітопровід. Це знижує чутливість антени на верхніх частотах. Антена приймає електромагнітну хвилю однієї поляризації та має один вихід, що обмежує її функціональні можливості. Заявляється технічне рішення спрямоване на розширення функціональних можливостей активної петльової антени (можливість мати від двох до шести незалежних виходів з різними діаграмами спрямованості та можливість визначати одночасно три складові вектора електричного поля і три складові вектора магнітного поля падаючої електромагнітної хвилі). Це досягається тим, що в активну петлеву антену, що містить провідникову петлю з периметром, що не перевищує чверті мінімальної робочої довжини хвилі, підсумовує пристрій, з'єднаний своїми входами з кінцями петлі, і підсилювач, вихід якого утворює вихід антени, додатково введені електричний противагу петлі, окан висновком, перше і друге віднімають пристрої і другий підсилювач, вхід якого з'єднаний з виходом першого віднімає пристрою, а вихід підсилювача утворює другий вихід антени, виведення противаги лежить у площині петлі на прямій, що проходить між кінцями петель через її центр, і орієнтований назустріч кінцям петлі , входи першого від'ємного пристрою з'єднані з кінцями петлі, входи другого віднімального пристрою з'єднані з виходом підсумовує пристрою і виведенням противаги, а його вихід - з входом першого підсилювача, при цьому середина відрізка прямої лінії, розташованого між кінцями петлі і виведенням противаги, утворює фазовий центр петлі та противаги, а кінці петлі та виведення противаги віддалені від названого фазового центру на відстань, що не перевищує 0,02 мінімальної робочої довжини хвилі. Це досягається також тим, що крім вищеназваних електричної противаги, першого і другого віднімальних пристроїв і другого підсилювача, до складу антени введено дві пари провідникових петель, утворені другою і третьою, четвертою і п'ятою петлями, кожна з яких ідентична першій петлі, друге-сьоме підсумовують пристрої, третє-восьме вичитувальні пристрої та третій-шостий підсилювачі, виходи яких утворюють третій-шостий виходи антени, друга і третя петлі розташовані в одній площині та орієнтовані своїми кінцями назустріч один одному, четверта та п'ята петлі розташовані в іншій площині і також орієнтовані своїми кінцями назустріч один одному, площині, в яких розташовані пари петель, і площина, в якій розташована перша петля, і лінії, що проходять через центри петель кожної пари, і лінія, що з'єднує центр першої петлі і виведення противаги, взаємно ортогональні, друге і третє, п'яте і шосте підсумовуючі пристрої з'єднані своїми входами з кінцями другої і третьої, четвертої і п'ятої петель, а своїми виходами - з входами п'ятого і восьмого пристроїв, що вичитують, виходи яких підключені до входів третього і п'ятого підсилювачів, третє і четверте, шосте і сьоме віднімають пристрої з'єднані своїми входами з кінцями другої та третьої, четвертої та п'ятої петель, а своїми виходами - з входами четвертого та сьомого підсумовувальних пристроїв, виходи яких підключені до входів четвертого та шостого підсилювачів, при цьому середини відрізків прямих, що з'єднують центри петель у кожній парі, утворюють фазові центри пар, кінці петель у кожній парі віддалені від фазового центру пари на відстань, що не перевищує 0,02 мінімальної робочої довжини хвилі, а фазові центри першої та другої пар петель і фазовий центр першої петлі та противаги видалені один від одного на відстань, не що перевищує 0,05 мінімальної довжини хвилі. В окремому випадку противагу виконується у вигляді відрізка провідної циліндричної труби. На фіг. 1 і 2 наведені функціональні схеми двох варіантів заявляється активної петльової антени. На фіг. 1 позначено: 1 – провідникова петля; 2 - електрична противага петлі; 3 - підсумовуючий пристрій (пристрій, що підсумовує синфазні коливання і має високий вхідний опір для протифазних коливань); 4 і 5 - перше і друге різницеві пристрої (пристрою, що підсумовують протифазні коливання і мають високий вхідний опір для синфазних коливань); 6 та 7 - перший і другий підсилювачі. На фіг. 2 позначено: 8, 9, 10 та 11 - друга, третя, четверта та п'ята петлі; 12-17 - друге-сьоме підсумовуючі пристрої; 18-23 - третє-восьме пристрої, що віднімають; 24-27 – третій-шостий підсилювачі. Позначення першої петлі, противаги, першого підсумовуючого, першого та другого різницевих пристроїв і першого та другого підсилювачів відповідають позначенням, наведеним на фіг.1. Як противаги 2 першої петлі 1 в обох варіантах активної петльової антени (фіг.1 і 2) в даному окремому випадку використовується відрізок провідної циліндричної труби. У варіанті, зображеному на фіг.2, загальна вісь першої петлі 1 і противаги 2 розташована у вертикальній площині осі Z, а загальні осі пар петель 8 і 9 і 10 і 11 розташовані в горизонтальній площині на осях Х і Y. Площини першої петлі і обох пар петель, як і осі X, Y і Z, взаємно ортогональні. Активна петльова антена, функціональна схема якої зображена на фіг.1, працює наступним чином. Антена приймає сигнали лінійної поляризації, які мають вектор поляризації. електромагнітного поля паралельний загальної осі петлі та противаги. Електромагнітне поле наводить у петлі 1 протифазний та синфазний струми щодо початку та кінця петлі. Протифазний струм відповідає магнітної складової та електромагнітного поля, а синфазний струм - електричної складової. Виділення синфазного струму здійснює підсумовуючий пристрій 3. Виділення протифазного струму здійснює віднімає пристрій 4. У противазі 2 під дією електромагнітного поля наводиться ЕРС і через його виведення протікає струм, протифазний синфазним струмам, що протікає через кінці петлі. Струми з виходу підсумовує пристрою 3 і кінця противаги 2 надходять на входи другого пристрою, що вичитує 5, з виходу якого сигнал надходить на вхід першого підсилювача 6. З виходу першого різницевого пристрою 4 сигнал надходить на вхід другого підсилювача 7. Виходи підсилювачів 6 і 7 утворюють перший та другий виходи антени. За синфазним сигналом активна петльова антена еквівалентна несиметричному електричному вібратору та має аналогічну діаграму спрямованості. За протифазним сигналом антена має спрямовані характеристики, близькі до характеристик одиночної петлі. Активна петльова антена, функціональна схема якої наведена на фіг. 2 являє собою пристрій, що складається з трьох незалежних і невзаємодіючих між собою антен, першою з яких є описана вище антена (фіг.1). Кожна з двох інших антен містить пару петель (8 і 9 або 10 і 11), підсумовують і віднімають пристрої, а також підсилювачі. Оскільки ці дві інші антени ідентичні, обмежимося описом другої антени, що містить петлі 8 і 9. Друга антена, як і перша, приймає лінійно поляризоване електромагнітне поле, при цьому вектор поляризації електромагнітного поля паралельний загальної осі пари петель. Електромагнітне поле наводить у кожній петлі ЕРС, під дією яких через кінці петель протікають протифазні та синфазні струми. Протифазні струми відповідають магнітної складової електромагнітного поля, синфазні струми - електричної складової. До кінців петель 8 і 9 підключені друге 12 і третє 13 підсумовують пристрої і третє 18 і четверте 19 віднімають пристрої. Підсумовують пристрої виділяють синфазні струми з кінців кожної петлі, що віднімають пристрої - протифазні струми. Протифазні сигнали з виходів підсумовують пристроїв 12 і 13 надходять на входи п'ятого пристрою, що віднімає 20, де вони підсумовуються в протифазі і надходять на вхід третього підсилювача 24. Синфазні сигнали з виходів третього 18 і четвертого 19 пристроїв, що віднімають, надходять на входи четвертого підсумовуючого пристрою 14, з виходу якого вони надходять на вхід четвертого підсилювача 25. Виходи третього 24 і четвертого 25 підсилювачів утворюють третій і четвертий виходи антени. За синфазними сигналами, що знімаються з кінців петель 8 і 9, друга антена еквівалентна симетричному електричному вібратору і має аналогічну діаграму спрямованості. За протифазними сигналами, що знімаються з тих же кінців, друга антена має спрямовані характеристики, близькі до характеристик одиночної петлі. Третя антена, утворена парою петель 10 і 11, підсумовуючими (15, 16, 17) і віднімаючими (21, 22, 23) пристроями та підсилювачами (26, 27), працює так само, як і друга антена. Пристрій, функціональна схема якого зображена на фіг.2, дозволяє в місці прийому визначати одночасно три складові вектора електричного поля і три складові вектора магнітного поля. Підсумовувальні пристрої для активної петльової антени нами були виконані на основі однакових відрізків двопровідної лінії передачі та однакових феритових магнітопроводів. Відрізок лінії передачі довжиною не більше 0,15 мінімальної робочої довжини хвилі та хвильовим опором 75 Ом розміщувався на феритовому магнітопроводі. Початок першого провідника лінії та кінець другого провідника утворювали входи підсумовуючого пристрою, а з'єднані разом кінець першого провідника та початок другого утворювали вихід пристрою. Вичитувальні пристрої для активної петльової антени були виконані на основі тих самих магнітопроводів та ідентичних відрізків лінії передачі. Початок першого провідника лінії і початок другого провідника утворювали входи пристрою, що вичитує, а кінці першого і другого провідників утворювали його виходи. Такі пристрої мають невеликі втрати і відносно широку смугу робочих частот. Для забезпечення якісного прийому радіосигналів підсилювачі активної петльової антени були виконані за балансною схемою на НВЧ біполярних транзисторах середньої потужності КТ939А і мали коефіцієнт посилення 15-20 дБ. Динамічний діапазонпідсилювачів з інтермодуляційних спотворень другого та третього порядків становив не менше 85 дБ. Працездатність та переваги запропонованої активної петльової антени порівняно з антеною-прототипом були підтверджені випробуваннями макетів двох вищеописаних варіантів антени: активної петльової антени з противагою та активної петльової антени для вимірювання всіх шести компонентів електромагнітного поля. Макети варіантів активної петльової антени мали такі характеристики: Діапазон робочих частот, МГц - 3-30 Вихідний опір, Ом - 75 Чутливість у смузі 3 кГц, мкВ/м на частотах: 3 Мгц - 0,5 30 МГц - 0,1 поляризації між виходами другого варіанта активної петльової антени не менше, дБ - 30 Динамічний діапазон по взаємній модуляції другого і третього порядків не менше, дБ - 85 Напруга живлення, В - 12 Габарити першого варіанта активної петльової антени, м - 0,85х1,7 2 Габарити другого варіанта активної петльової антени, м – 1,7х1,7х1,7
Пропоновані варіанти активної петльової антени на відміну від відомих приймальних малогабаритних активних антен реагують як на магнітну, так і на електричну складові електромагнітного поля і мають кілька виходів з різними діаграмами спрямованості. Другий варіант антени дозволяє визначити в одній точці простору одночасно три складові вектора електричного поля і три складові вектора магнітного поля електромагнітної хвилі, що приходить. Чутливість пропонованих варіантів антени вище чутливості антени-прототипу, оскільки в пропонованих пристроях відсутні з'єднані з кінцями петель омічні навантаження. Джерела інформації
1. Патент США N3631499, МКІ Н 01 Q 11/12. Electrically невеликий double-loop antenna with distributed loading and impedance matching. Пріор. 28.12.71. 2. А. с. СРСР N 1483515, МКІ Н 01 Q 23/00. Активна рамкова антена. Опубл. 30.05.89. Бюл. N20 – прототип. 3. Пристрої складання та розподілу потужностей високочастотних коливань/В.В. Заєнцев, В.М. Катушкіна, С.Є. Модель. За ред. З.І. Моделі. - М.: Рад. Радіо, 1980. – 296 с.

формула винаходу

1. Активна петльова антена, що містить першу провідникову петлю з периметром, що не перевищує чверті мінімальної робочої довжини хвилі, перший підсумовуючий пристрій, з'єднаний своїми входами з кінцями першої петлі, і перший підсилювач, вихід якого утворює перший вихід антени, що відрізняється тим, що в її склад додатково введені електричний противагу першої петлі, що закінчується висновком, перше і друге віднімають пристрої і другий підсилювач, вхід якого з'єднаний з виходом першого пристрою, що віднімає, а його вихід утворює другий вихід антени, висновок противаги лежить в площині першої петлі на прямій, що проходить між кінцями першої петлі через її центр, і орієнтований назустріч кінцям першої петлі, входи першого вичитаючого пристрою з'єднані з кінцями першої петлі, входи другого вичитаючого пристрою з'єднані з виходом першого сумирного пристрою і виведенням противаги, а його вихід - з входом першого підсилювача, при цьому середина відрізка прямий лінії, розташованого між кінцями першої петлі і виведенням противаги, утворює фазовий центр петлі і противаги, а кінці петлі і виведення противаги віддалені від названого фазового центру на відстань, що не перевищує 0,02 мінімальної робочої довжини хвилі. Антена за п.1, яка відрізняється тим, що до її складу додатково введені дві пари провідникових петель, утворені другою і третьою, четвертою і п'ятою петлями, кожна з яких ідентична першій петлі, друге-сьоме підсумовуючі пристрої, третє-восьме пристрої, що віднімають, і третій -шостий підсилювачі, виходи яких утворюють третій-шостий виходи антени, друга і третя петлі розташовані в одній площині і орієнтовані своїми кінцями назустріч один одному, четверта і п'ята петлі розташовані в іншій площині і також орієнтовані своїми кінцями назустріч один одному, площини, в яких розташовані пари петель, і площина, в якій розташована перша петля, взаємно ортогональні, лінії, що проходять через центри петель кожної пари, і лінія, що з'єднує центр першої петлі і виведення противаги, взаємно ортогональні, друге і третє, п'яте і шосте підсумовують свої пристрої входами з кінцями другої і третьої, четвертої і п'ятої петель, а своїми виходами - з входами п'ятого і восьмого пристроїв, що вичитають, виходи яких підключені до входів третього і п'ятого підсилювачів, третє і четверте, шосте і сьоме віднімають пристрої з'єднані своїми входами з кінцями другої і третьої, четвертої та п'ятої петель, а своїми виходами - з входами четвертого та сьомого підсумовувальних пристроїв, виходи яких підключені до входів четвертого та шостого підсилювачів, при цьому середини відрізків прямих, що з'єднують центри петель у кожній парі, утворюють фазові центри пар, кінці петель у кожній парі віддалені від фазового центру пари на відстань, що не перевищує 0,02 мінімальної робочої довжини хвилі, а фазові центри першої та другої пар петель і фазовий центр першої петлі та противаги віддалені один від одного на відстань, що не перевищує 0,05 мінімальної робочої довжини хвилі. 3. Антена по п.1 або 2, що відрізняється тим, що противагу виконано у вигляді відрізка провідної циліндричної труби.

Навіть уявити неможливо, скільки антен стає навколо нас: мобільний телефон, телевізор, комп'ютер, бездротовий роутер, радіоприймачі. Є навіть антенні пристрої для екстрасенсів. Що таке антена кв? Більшість людей, не пов'язаних із радіо, відповість, що це довгий провід або телескопічний штир. Чим він довший, тим краще прийом радіохвиль. Частка істини є, але її дуже мало. Тож яких розмірів має бути антена?

Важливо!Розміри всіх антен повинні бути порівнювані з довжиною радіохвилі. Мінімальна резонансна довжина антени дорівнює половині довжини хвилі.

Слово резонанс означає, що така антена може ефективно працювати лише у вузькій смузі частот. Більшість антен саме резонансні. Існують і широкосмугові антени: за широку смугу доводиться розплачуватися ефективністю, саме коефіцієнтом посилення.

Чому ж працює стереотип, що чим довше кв антени, тим вони ефективніші? Насправді це так, але до певних меж, оскільки це характерно лише для середніх та довгих хвиль. А зі збільшенням частоти розміри антен можна зменшити. На коротких хвилях (це довжини від 160 до 10 м) розміри антен вже можуть бути оптимізовані для ефективної роботи.

Діполі

Найпростіші та ефективні антени- Це напівхвильові вібратори, їх ще називають диполями. Запитуються вони у центрі: у розрив диполів подається сигнал від генератора. Радіоаматорські портативні антени можуть працювати як передавальні, так і як приймальні. Щоправда, антени, що передають, відрізняються товстим кабелем, великими ізоляторами – ці особливості дозволяють їм витримувати потужність передавачів.

Найнебезпечніше місце у диполя – це кінці, де створюються пучності напруги. Максимум струму диполя виходить посередині. Але це не страшно, тому що пучності струму заземлюють, тим самим захищаючи приймачі та передавачі від грозових розрядів та статичної електрики.

Зверніть увагу!При роботі з потужними радіопередавачами можна отримати удар високочастотних струмів. Але відчуття будуть не такими як від удару від розетки. Удар відчуватиметься як опік, без трясіння у м'язах. Це виходить через те, що високочастотний струм тече поверхнею шкіри і вглиб тіла не проникає. Тобто від антени можна підгоріти зовні, але всередині залишитись недоторканим.

Багатодіапазонна антена

Досить часто необхідно встановити більше однієї антени, але це не вдається. І крім радіоантени на один діапазон потрібні антени і на інші діапазони. Вирішення завдання – використовувати багатодіапазонну антену кв діапазону.

Маючи досить пристойні характеристики, багатодіапазонні. вертикальні антениможуть вирішити антенну проблему для багатьох короткохвильовиків. Вони стають дуже популярними з низки причин: нестача простору в обмежених міських умовах, зростання кількості аматорських радіодіапазонів, так зване життя «на пташиних правах» під час оренди квартири.

Багатодіапазонні вертикальні антени не вимагають багато місця для встановлення. Портативні конструкції можна розташувати на балконі або вийти з цієї антеною кудись у прилеглий парк і попрацювати там у польових умовах. Найпростіші КВ антени є одиночним провідом з несиметричною запиткою.

Хтось скаже укорочена антена – це не те. Хвиля любить свій розмір, тому кв антена має бути великою та ефективною. З цим можна погодитись, але найчастіше немає можливості для придбання такого пристрою.

Вивчивши інтернет та подивившись конструкції готових виробів від різних фірм, приходиш до висновку: їх дуже багато, і вони дуже дорогі. А всього в цих конструкціях провід для кв антен і півтора метри штирька. Тому буде цікавий, особливо для початківця, швидкий, простий і дешевий варіант саморобного виготовлення ефективних кв антен.

Вертикальна антена (Ground Plane)

Ground Plane – це вертикальна антена для радіоаматорів з довгим штирем, що дорівнює чверті довжини хвилі. Але чому ж чверті, а не половині? Тут недостатня половина диполя – це дзеркальне відображеннявертикального штиря від землі.

Але так як земля дуже погано проводить електрику, то як неї використовують або листи металу, або просто кілька дротів, розкинутих ромашкою. Їхню довжину теж вибирають рівною чверті довжини хвилі. Це і є антена Ground Plane, у перекладі означає земляний майданчик.

Більшість автомобільних антендля радіоприймачів зроблено за таким же принципом. Довжина хвилі радіомовного УКХ діапазону – це близько трьох метрів. Відповідно, чверть напівхвилі буде 75 см. Другий промінь диполя відображається в корпусі автомобіля. Тобто, такі конструкції повинні принципово монтуватися на металевій поверхні.

Коефіцієнт посилення антени – відношення напруженості поля, одержуваного від антени, до напруженості поля у тій точці, але отриманого від еталонного випромінювача. Це ставлення виявляється у децибелах.

Рамкова магнітно-петльова антена

У тих випадках, коли найпростіша антенане може впоратися із завданням, може використовуватися вертикальна магнітно-петльова антена. Її можна зробити з алюмінієвого обруча. Якщо в горизонтальних рамкових антенах на їх технічні показники не впливає геометрична форма та спосіб запитки, то на вертикальні антени це впливає.

Така антена функціонує на трьох діапазонах: десять, дванадцять та п'ятнадцять метрів. Перебудовується за допомогою конденсатора, який має бути надійно захищеним від атмосферної вологи. Живлення здійснюється будь-яким кабелем 50-75 Ом, оскільки узгоджуючий пристрій забезпечує трансформацію вихідного опору передавача в опір антени.

Укорочена дипольна антена

Існують укорочені антени на 7 МГц, довжина плечей яких становить близько трьох метрів. Конструктив антени включає:

два плечі близько трьох метрів;
ізолятори на краях;
мотузочки для відтяжок;
котушка подовжувальна;
невеликий шнур;
центральний вузол.

Довжина намотування котушки становить 85 міліметрів і 140 намотаних впритул витків. Точність тут не така важлива. Тобто якщо витків буде більше, це можна компенсувати довжиною плеча антени. Можна вкорочувати і довжину намотування, але це складніше, доведеться розпаювати кінці кріплення.

Довжина від краю намотування котушки до центрального вузла становить близько 40 сантиметрів. У будь-якому випадку після виготовлення антену доведеться налаштовувати добір довжини.

Вертикальна кв антена своїми руками

Як змайструвати самому? Взяти непотрібну (або купити) недорогу вудку з карбону, 20-40-80. Наклеїти на неї з одного боку паперову смужку із розмітками крапок. У зазначені місця вставити кліпси для підключення перемичок та шунтування непотрібної котушки. Таким чином, антена перемикатиметься з діапазону на діапазон. У заштрихованих областях будуть намотані котушка, що вкорочує, і вказану кількість витків. У саму «вудочку» вставляється штир.

Також знадобляться матеріали:

мідний обмотувальний провід використовується діаметром 0,75 мм;
провід для противаги діаметром 1,5 мм.

Штирова антена обов'язково має працювати з противагою, інакше вона не буде ефективною. Отже, за наявності всіх цих матеріалів залишиться тільки намотати дротяний бандаж на вудлище так, щоб вийшла спочатку велика котушка, потім менше і менше. Процес перемикання діапазонів антени: від 80 м до 2м.

Вибір першого кв трансівера

При виборі короткохвильового трансівера радіоаматора-початківця в першу чергу треба приділити увагу тому, як його купити, щоб не помилитися. Які тут є особливості? Існують незвичайні вузькоспеціалізовані радіостанції – це не підходить для першого трансівера. Не потрібно вибирати радіостанції, що носяться, призначені для роботи на ходу зі штирьовою антеною.

Така радіостанція не зручна для того, щоб:

її використовувати як радіоаматорський звичайний апарат,
почати проводити зв'язок;
навчитися орієнтуватися у радіоаматорському короткохвильовому ефірі.

Також є радіостанції, що програмуються виключно з комп'ютера.

Найпростіші саморобні антени

Для радіозв'язку в полях буває потрібно зв'язатися не тільки на відстані сотні кілометрів, а й на невеликі відстаніз маленьких радіостанцій. Не завжди можливий стійкий зв'язок навіть на невеликі відстані, тому що рельєф місцевості та великі будівлі можуть заважати поширенню сигналу. У разі може допомогти підйом антени на невелику висоту.

Висота навіть така, як 5-6 метрів, може дати значне збільшення в сигналі. І якщо з землі була чутність дуже погана, то під час підйому антени на кілька метрів ситуація може значно покращитись. Звичайно, встановленням десятиметрової щогли та багатоелементної антени однозначно покращиться і далекий зв'язок. Але щогли та антени є не завжди. У разі виручають саморобні антени, підняті на висоту, наприклад, на гілку дерева.

Небагато слів про короткохвильовиків

Короткохвильовиками є фахівці, які мають знання в галузі електротехніки, радіотехніки, радіозв'язку. До того ж вони володіють кваліфікацією радиста, здатні вести радіозв'язок навіть у таких умовах, у яких не завжди погоджуються працювати професіонали-радисти, а в разі потреби здатні швидко знайти та усунути несправність у своїй радіостанції.

В основі роботи короткохвильовиків лежить короткохвильове аматорство - встановлення двостороннього радіозв'язку на коротких хвилях. Наймолодшими представниками короткохвильовиків є школярі.

Антени мобільних телефонів

Ще десяток років тому з мобільних телефонів стирчали невеликі пипочки. Сьогодні нічого такого немає. Чому? Так як базових станцій на той час було мало, то підвищити дальність зв'язку можна було лише збільшивши ефективність антен. Загалом наявність повнорозмірної антени мобільного телефонана той час підвищувало дальність його.

Сьогодні, коли базові станції натикані через кожні сто метрів, такої потреби немає. До того ж із зростанням поколінь мобільного зв'язкуІснує тенденція збільшення частоти. Вч діапазони мобільного зв'язку розширилися до 2500 МГц. Це вже довжина хвилі всього 12 см. І в корпус антени можна вставити не вкорочену антену, а багатоелементну.

Без антен у сучасному житті не обійтися. Їхня різноманітність така величезна, що про них можна розповідати дуже довго. Наприклад, існують рупорні, параболічні, логоперіодичні, спрямовані антени.

Відео

Колись хороша телевізійна антенабула дефіцитом, куплені якістю та довговічністю, м'яко кажучи, не відрізнялися. Зробити антену для «шухляди» або «труни» (старого лампового телевізора) своїми руками вважалося показником майстерності. Інтерес до саморобним антенамне згасає й у наші дні. Нічого дивного тут немає: умови прийому ТБ кардинально змінилися, а виробники, вважаючи, що в теорії антен нічого істотно нового немає і не буде, найчастіше пристосовують до давно відомих конструкцій електроніку, не замислюючись над тим, що головне для будь-якої антени – її взаємодія із сигналом в ефірі.

Що змінилося в ефірі?

По перше, майже весь обсяг ТБ-мовлення в даний час здійснюється в діапазоні ДМВ. Насамперед з економічних міркувань, у ньому набагато спрощується і здешевлюється антенно-фідерне господарство станцій, що передають, і, що ще важливіше – потреба в його регулярному обслуговуванні висококваліфікованими фахівцями, зайнятими важкою, шкідливою і небезпечною працею.

Друге - ТБ-передавачі тепер покривають своїм сигналом практично всі більш-менш населені місцяа розвинена мережа зв'язку забезпечує подачу програм у найглухіші кути. Там мовлення в населеній зоні забезпечують малопотужні передавачі, що не обслуговуються.

Третє, змінилися умови поширення радіохвиль у містах. На ДМВ промислові перешкоди просочуються слабо, але залізобетонні багатоповерхівки для них – хороші дзеркала, що багаторазово перебивають сигнал аж до його повного згасання в зоні, здавалося б, впевненого прийому.

Четверте – ТБ-програм в ефірі зараз дуже багато, десятки та сотні. Наскільки це безліч різноманітно та змістовно – інше питання, але розраховувати на прийом 1-2-3 каналів нині безглуздо.

Зрештою, набув розвитку цифрове мовлення. Сигнал DVB T2 - штука особлива. Там, де він ще хоч трохи, на 1,5-2 дБ, перевищує шуми, відмінний прийом, як ні в чому не бувало. А трохи далі чи осторонь – ні, як відрізало. До перешкод "цифра" майже не чутлива, але при неузгодженні з кабелем або фазових спотвореннях у будь-якому місці тракту, від камери до тюнера, картинка може розсипатися в квадратики і при сильному чистому сигналі.

Вимоги до антени

Відповідно до нових умов прийому, змінилися і основні вимоги до ТВ-антен:

Такі її параметри, як коефіцієнт спрямованої дії (КНД) та коефіцієнт захисної дії (КЗД) нині визначального значення не мають: сучасний ефір дуже брудний, і за малесеньким бічним пелюстом діаграми спрямованості (ДН), хоч якась перешкода, та пролізе, і боротися з нею треба вже засобами електроніки.
Натомість особливого значення набуває власний коефіцієнт посилення антени (КУ). Антена, що добре «обловлює» ефір, а не дивиться на нього крізь маленьку дірочку, дасть запас потужності прийнятого сигналу, що дозволяє електроніці очистити його від шумів та перешкод.
Сучасна телевізійна антена, за рідкісними винятками, має бути діапазонною, тобто. її електричні параметриповинні зберігатися природним чином, на рівні теорії, а не втискатися у прийнятні рамки шляхом інженерних хитрощів.
ТВ-антена повинна узгоджуватися в кабелем у всьому своєму робочому діапазоні частот без додаткових пристроївузгодження та симетрування (УСС).
Амплітудно-частотна характеристика антени (АЧХ) має бути можливо більш гладкою. Різким викидам і провалам обов'язково супроводжують фазові спотворення.

Останні 3 пункти обумовлені вимогами до прийому цифрових сигналів. Налаштовані, тобто. працюючі теоретично одній частоті, антени можна «розтягнути» по частоті, напр. антени типу «хвильовий канал» на ДМВ із прийнятним ставленням сигнал/шум захоплюють 21-40 канали. Але їх узгодження з фідером вимагає застосування УСС, які сильно поглинають сигнал (феритові), або псують фазову характеристику на краях діапазону (налаштовані). І «цифру» така антена, що добре працює на «аналозі», буде приймати погано.

У зв'язку з цим, з усього великого антенного різноманіття, у цій статті будуть розглянуті антени для телевізора, доступні для самостійного виготовлення наступних типів:

Частотнонезалежна (всехвильова)– не відрізняється високими параметрами, але дуже проста та дешева, її можна зробити буквально за годину. За містом, де ефір краще, вона цілком зможе приймати цифру або досить потужний аналог на невеликому віддаленні від телецентру.
Діапазонна логоперіодична.Її, образно висловлюючись, можна уподібнити риболовецькому тралу, вже при облавлюванні видобуток, що сортує. Вона також досить проста, ідеально узгоджується з фідером у всьому своєму діапазоні, абсолютно не змінює в ньому параметри. Техпараметри – середні, тому більше підійде для дачі, а у місті як кімнатна.
Декілька модифікацій зигзагоподібної антени, або Z-антени. У діапазоні МВ це дуже солідна конструкція, що потребує чималого вміння та часу. Але на ДМВ вона внаслідок принципу геометричної подоби (див. далі), настільки спрощується і зіщулюється, що цілком може бути використана як високоефективна кімнатна антена за будь-яких умов прийому.

Примітка: Z-антена, якщо використовувати попередню аналогію – частий брехня, що згрібає все, що є у воді. У міру засмічення ефіру вона вийшла з вживання, але з розвитком цифрового ТБ знову опинилася на коні - у всьому своєму діапазоні вона так само добре узгоджена і тримає параметри, як «логопедка».

Точне узгодження та симетрування багатьох описаних далі антен досягається завдяки прокладці кабелю через т.зв. точку нульового потенціалу. До неї пред'являються спеціальні вимоги, про які докладніше буде сказано далі.

Про вібраторні антени

У смузі частот одного аналогового каналу можна передати кілька десятків цифрових. І, як сказано, цифра працює при нікчемному відношенні сигнал/шум. Тому в дуже віддалених від телецентру, куди сигнал одного-двох каналів ледве добиває, місцях для прийому цифрового ТБ може знайти застосування і старий добрий хвильовий канал (АВК, антена хвильовий канал), з класу вібраторних антен, так що в кінці приділимо кілька рядків та їй.

Про супутниковий прийом

Робити самому супутникову антену немає сенсу.Головку та тюнер все одно потрібно купувати, а за зовнішньою простотою дзеркала криється параболічна поверхня косого падіння, яку з потрібною точністю може виконати далеко не всяке промислове підприємство. Єдине, що під силу саморобам - налаштувати супутникову антену, читайте тут.

Про параметри антен

Точне визначення згаданих вище параметрів антен вимагає знання вищої математики та електродинаміки, але розуміти їхнє значення, приступаючи до виготовлення антени, потрібно. Тому дамо трохи грубі, але все ж таки пояснюють сенс визначення (див. рис. Праворуч):

До визначення параметрів антен

КУ - відношення прийнятої антеною на основний (головний) пелюсток її ДН потужності сигналу, до його ж потужності, прийнятої в тому ж місці і на тій же частоті неспрямованої, з кругової ДН, антеною.
КНД – ставлення тілесного кута всієї сфери до тілесного кута розкриває головного пелюстки ДН, у припущенні, що його перетин – коло. Якщо головна пелюстка має різні розміри в різних площинах, порівнювати потрібно площу сфери та площу перерізу нею головної пелюстки.
КЗД - відношення прийнятої на головний пелюсток потужності сигналу до суми потужностей перешкод на тій же частоті, прийнятої всіма побічними (заднім та бічними) пелюстками.

Примітки:

Якщо антена є діапазонною, потужності вважаються на частоті корисного сигналу.
Оскільки абсолютно ненаправлених антен не буває, за таку приймають напівхвильовий лінійний диполь, орієнтований у напрямку електричного вектора поля (за його поляризацією). Його КУ вважається рівним 1. ТБ програми передаються з горизонтальною поляризацією.

Слід пам'ятати, що КУ та КНД не обов'язково взаємопов'язані. Є антени (напр. «шпигунська» – однопровідна антена хвилі, що біжить, АБВ) з високою спрямованістю, але одиничним або меншим посиленням. Такі дивляться в далечінь ніби крізь діоптричний приціл. З іншого боку, є антени, напр. Z-антена, у яких невисока спрямованість поєднується із значним посиленням.

Про тонкощі виготовлення

Всі елементи антен, якими протікають струми корисного сигналу (конкретно – в описах окремих антен), повинні з'єднуватися між собою пайкою або зварюванням. У будь-якому збірному вузлі на відкритому повітрі електричний контакт швидко порушиться, і параметри антени різко погіршаться, аж до її непридатності.

Особливо це стосується точок нульового потенціалу. Вони, як стверджують фахівці, спостерігається вузол напруги і пучність струму, тобто. його найбільше значення. Струм при нульовій напрузі? Нічого дивного. Електродинаміка пішла від закону Ома на постійному струмітак само далеко, як Т-50 повітряного змія.

Місця з точками нульового потенціалу для цифрових антен найкраще виконувати гнутими із цільного металу. Невеликий «повзучий» струм на зварюванні при прийомі аналога на картинці, швидше за все, не позначиться. Але якщо приймається цифра на межі шумів, то тюнер через «повзучку» може не побачити сигналу. Який при чистому струмі в пучності дав стабільний прийом.

Про паяння кабелю

Обплетення (та й центральна жила нерідко) сучасних коаксіальних кабелів робляться не з міді, а із стійких до корозії та недорогих сплавів. Паяються вони погано і якщо довго гріти, можна перепалити кабель. Тому паяти кабелі потрібно 40 Вт паяльником, легкоплавким припоєм і з флюс-пастою замість каніфолі або спиртоканіфолі. Пасти шкодувати не потрібно, припій відразу ж розтікається по жилках обплетення тільки під шаром флюсу, що кипить.

Частотнонезалежна антена з горизонтальною поляризацією

Види антен
Всехвильова

Всехвильова (точніше, частотнонезалежна, ЧНА) антена показана на рис. Вона – дві трикутні металеві пластинки, дві дерев'яні рейки, та багато мідних емальованих дротів. Діаметр дроту не має значення, а відстань між кінцями дротів на рейках – 20-30 мм. Зазор між пластинами, до яких припаяно інші кінці дротів – 10 мм.

Примітка:замість двох металевих пластин краще взяти квадрат із одностороннього фольгованого склотекстоліту у вирізаними по міді трикутниками.

Ширина антени дорівнює її висоті, кут розкриття полотен – 90 градусів. Схема прокладки кабелю показана там-таки на рис. Крапка, позначена жовтим – точка квазі-нульового потенціалу. Припаювати в ній обплетення кабелю до полотна не потрібно, досить туго підв'язати, для узгодження вистачить ємності між обплетенням і полотном.

ЧНА, розтягнута у вікні шириною 1,5 м, приймає всі метрові та ДЦМ канали майже з усіх напрямків, крім провалу близько 15 градусів у площині полотна. У цьому її перевагу в місцях, де можливе приймання сигналів від різних телецентрів, не потрібно обертати. Недоліки – одиничний КУ та нульовий КЗД, тому в зоні дії перешкод і поза зоною впевненого прийому ЧНА не годиться.

Примітка: є інші типи ЧНА, напр. у вигляді двовиткової логарифімічної спіралі. Вона компактніша за ЧНА з трикутних полотен у тому ж діапазоні частот, тому іноді використовується в техніці. Але у побуті це переваг не дає, зробити спіральну ЧНА складнішою, з коаксіальним кабелем узгодити важче, тому не розглядаємо.

На основі ЧНА було створено дуже популярний колись віяловий вібратор (роги, рогулька, рогатка), див. рис. Його КНД та КЗД щось близько 1,4 при досить гладкій АЧХ та лінійній ФЧХ, тож для цифри він підійшов би і зараз. Але працює тільки на МВ (1-12 канали), а цифрове мовлення йде на ДМВ. Втім, на селі, при підйомі на 10-12 м може пригодитися для прийому аналога. Щогла 2 може бути з будь-якого матеріалу, але кріпильні планки 1 - з хорошого діелектрика, що не намокає: склотекстоліту або фторопласту товщиною не менше 10 мм.

Віяловий вібратор для прийому МВ ТБ

Пивна всехвильова піч

Антени із пивних банок

Всехвильова антена з пивних банок явно не плід похмільних галюцинацій радіоаматора, що спився. Це справді дуже хороша антена на всі випадки прийому, потрібно тільки зробити її правильно. Причому винятково проста.

У основі конструкції наступне явище: якщо збільшувати діаметр плечей звичайного лінійного вібратора, то робоча смуга його частот розширюється, а інші параметри залишаються незмінними. У далекому радіозв'язку з 20-х використовується т.зв. диполь Надененко, що ґрунтується на цьому принципі. А пивні банки за розмірами якраз підходять як плечі вібратора на ДМВ. По суті, ЧНА є диполь, плечі якого необмежено розширюються до нескінченності.

Найпростіший пивний вібратор із двох банок годиться для кімнатного прийому аналога у місті навіть без узгодження з кабелем, якщо його довжина не більше 2 м, ліворуч на рис. А якщо зібрати з пивних диполів вертикальну синфазну решітку з кроком у півхвилі (праворуч на рис.), погодити її і відсиметрувати за допомогою підсилювача від польської антени (про нього ще й йтиметься), то завдяки стиску головної пелюстки ДН по вертикалі така антена дасть і хороший КУ.

Посилення «пивнухи» можна ще збільшити, додавши зараз КЗД, якщо ззаду неї помістити екран з сітки на відстані, що дорівнює половині кроку решітки. Монтується пивна решітка на щоглі з діелектрика; механічні зв'язки екрану з щоглою – також діелектричні. Решта ясно з сліду. Мал.

Синфазна решітка з пивних диполів

Примітка:оптимальна кількість поверхів ґрат – 3-4. При 2-х виграш у посиленні буде невеликим, а більше важко узгодити з кабелем.

«Логопедка»

Логоперіодична антена (ЛПА) є збираючою лінією, до якої поперемінно підключаються половинки лінійних диполів (тобто шматки провідника довжиною в чверть робочої хвилі), довжина і відстань між якими змінюються в геометричній прогресії з показником менше 1, в центрі на рис. Лінія може бути як налаштованою (з КЗ на протилежному від місця підключення кабелю кінці), і вільної. ЛПА на вільній (ненастроєній) лінії для прийому цифри краще: вона виходить довшою, але її АЧХ і ФЧХ гладкі, а погодження з кабелем не залежить від частоти, тому на ній ми і зупинимося.

Конструкція логоперіодичної антени

ЛПА може бути виготовлена на будь-який, до 1-2 ГГц, наперед заданий діапазон частот. При зміні робочої частоти її активна область з 1-5 диполів зміщується вперед-назад по полотну. Тому, чим ближче показник прогресії до 1, і менше кут розкриває антени, тим більше посилення вона дасть, але збільшується її довжина. На ДМВ від зовнішньої ЛПА можна досягти 26 дБ, а від кімнатної – 12 дБ.

ЛПА, можна сказати, за сукупністю якостей ідеальна цифрова антенатому зупинимося на її розрахунку дещо докладніше. Основне, що треба знати, що збільшення показника прогресії (тау на рис.) дає приріст посилення, а зменшення кута розкриття ЛПА (альфа) збільшує спрямованість. Екран для ЛПА не потрібен, він її параметри майже впливає.

Розрахунок цифрової ЛПА має особливості:

Починають його заради запасу за частотою з другого по довжині вібратора.
Потім, взявши зворотну величину від показника прогресії, розраховують найдовший диполь.
Після найкоротшого, виходячи із заданого діапазону частот, диполя, додають ще один.

Пояснимо на прикладі. Допустимо, наші цифрові програмилежать у діапазоні 21-31 ТВК, тобто. 470-558 МГц за частотою; довжини хвиль відповідно - 638-537 мм. Також припустимо, що нам потрібно приймати слабкий зашумлений сигнал далеко від станції, тому беремо максимальний (0,9) показник прогресії та мінімальний (30 градусів) кут розкриву. До розрахунку знадобиться половина кута розкриття, тобто. 15 градусів у нашому випадку. Розкривши можна ще зменшити, але довжина антени непомірно, за котангенсом, зросте.

Вважаємо В2 на рис: 638/2 = 319 мм, а плечі диполя будуть по 160 мм, до 1 мм можна округляти. Розрахунок потрібно буде вести, доки не вийде Bn = 537/2 = 269 мм, а потім прорахувати ще один диполь.

Тепер рахуємо А2 як В2/tg15 = 319/0,26795 = 1190 мм. Потім, через показник прогресії, А1 та В1: А1 = А2/0,9 = 1322 мм; В1 = 319/0,9 = 354,5 = 355 мм. Далі послідовно, починаючи з В2 та А2, множимо на показник, поки не дійдемо до 269 мм:

В3 = В2 * 0,9 = 287 мм; А3 = А2 * 0,9 = 1071 мм.
В4 = 258 мм; А4 = 964 мм.

Стоп, у нас уже менше 269 мм. Перевіряємо, чи покладемося на посилення, хоча й так ясно, що ні: щоб отримати 12 дБ і більше, відстані між диполями не повинні перевищувати 0,1-0,12 довжини хвилі. У разі маємо для В1 А1-А2 = 1322 – 1190 = 132 мм, але це 132/638 = 0,21 довжини хвилі В1. Потрібно «підтягнути» показник до 1, до 0,93-0,97, от і пробуємо різні, доки перша різниця А1-А2 не скоротиться вдвічі і більше. Для максимуму 26 дБ потрібна відстань між диполями в 0,03-0,05 довжини хвилі, але не менше 2-х діаметрів диполя, 3-10 мм на ДМВ.

Примітка:залишок лінії за найкоротшим диполем, обрізаємо, він потрібний тільки для розрахунку. Тому реальна довжина готової антени вийде лише близько 400 мм. Якщо наша ЛПА зовнішня, це дуже добре: можна зменшити розкривши, отримавши велику спрямованість та захист від перешкод.

Відео: антена для цифрового ТБ DVB T2

Про лінію та щоглу

Діаметр трубок лінії ЛПА на ДМВ – 8-15 мм; відстань між їхніми осями – 3-4 діаметри. Врахуємо ще, що тонкі кабелі-«шнурки» дають на ДМВ таке загасання на метр, що всі антенно-підсилювальні хитрощі зникнуть. Коаксіал для зовнішньої антени потрібно брати хороший діаметром по оболонці від 6-8 мм. Тобто, трубки для лінії повинні бути тонкостінними цільнотягнутими. Підв'язувати кабель до лінії зовні не можна, якість ЛПА різко впаде.

Кріпити зовнішню ЛПА до щогли потрібно, зрозуміло, за центр тяжкості, інакше мала парусність ЛПА перетвориться на величезну і тремтячу. Але з'єднувати металеву щоглу прямо з лінією теж не можна: потрібно передбачити діелектричну вставку не менше ніж 1,5 м завдовжки. Якість діелектрика великої ролі тут не грає, піде прооліфлене та пофарбоване дерево.

Про антену «Дельта»

Якщо ДМВ ЛПА узгоджується з підсилювачем кабелем (див. далі, про польські антени), то до лінії можна прилаштувати плечі метрового диполя, лінійні або віялові, як у «рогатки». Тоді отримаємо універсальну МВ-ДМВ антену відмінної якості. Таке рішення використано у популярній антені «Дельта», див. рис.

Антена «Дельта»

Зигзаг в ефірі

Z-антена з рефлектором дає посилення і КЗД такі ж, як ЛПА, але головна пелюстка її ДН більш ніж удвічі ширша по горизонталі. Це може бути важливо на селі, коли є прийом ТБ з різних напрямків. А дециметрова Z-антена має невеликі в плані розміри, що є істотним для кімнатного прийому. Але її робочий діапазон теоретично не безмежний, перекриття частотою при збереженні прийнятних для цифри параметрів - до 2,7.

Z-антена МВ

Конструкція Z-антени МВ показана на рис; червоним виділено шлях прокладання кабелю. Там же зліва внизу – компактніший кільцевий варіант, у просторіччі – «павук». По ньому добре видно, що Z-антена народилася як комбінація ЧНА з діапазонним вібратором; є в ній дещо від ромбічної антени, яка в тему не вписується. Так, кільце «павука» не обов'язково має бути дерев'яним, це може бути обруч із металу. "Павук" приймає 1-12 МВ канали; РН без рефлектора – майже кругова.

Класичний зигзаг працює або на 1-5, або на 6-12 каналах, але для його виготовлення потрібні тільки дерев'яні рейки, мідний емальований дріт c d = 0,6-1,2 мм та кілька обрізків фольгованого склотекстоліту, тому даємо розміри, через дріб для 1-5/6-12 каналів: А=3400/950 мм, Б, С=1700/450 мм, b=100/28 мм, В=300/100 мм. У точці Е – нульовий потенціал, тут потрібно обплетення спаяти з металізованою опорною пластиною. Розміри рефлектора, також 1-5/6-12: А = 620/175 мм, Б = 300/130 мм, Г = 3200/900 мм.

Діапазонна Z-антена з рефлектором дає посилення 12 дБ, налаштована на один канал – 26 дБ. Щоб на основі діапазонного зигзагу побудувати одноканальний, потрібно взяти сторону квадрата полотна посередині її ширини в чверть довжини хвилі та перерахувати пропорційно всі інші розміри.

Народний зигзаг

Як бачимо, Z-антена МВ – досить складна споруда. Але її принцип показує себе у всьому блиску на ДМВ. Z-антену ДМВ з ємнісними вставками, що поєднує в собі переваги «класики» і «павука», зробити настільки просто, що вона ще в СРСР заслужила звання народної, див. рис.

Народна ДМВ антена

Матеріал – мідна трубка або алюмінієвий лист завтовшки від 6 мм. Бічні квадратики цілісні з металу або затягнуті сіткою, або закриті бляшанкою. У двох останніх випадках їх потрібно пропаяти за контуром. Коаксіал різко гнути не можна, тому ведемо його так, щоб він дійшов до бічного кута, а потім не виходив за межі ємнісної вставки (бічного квадратика). У т. А (точка нульового потенціалу) обплетення кабелю електрично з'єднуємо з полотном.

Примітка:алюміній не паяється звичайними припоями та флюсами, тому алюмінієва «народна» підходить для зовнішньої установки тільки після герметизації електричних з'єднаньсиліконом, адже в ній все на гвинтах.

Відео: приклад подвійної трикутної антени

Хвильовий канал

Антена хвильовий канал

Антена хвильовий канал (АВК), або антена Удо-Яги з доступних для самостійного виготовлення здатна дати найбільші КУ, КНД та КЗД. Але приймати цифру на ДМВ може лише на 1 чи 2-3 сусідніх каналах, т.к. відноситься до класу гостро налаштованих антен. Її параметри за межами частоти налаштування різко погіршуються. АВК рекомендується застосовувати з дуже поганих умов прийому, причому для кожного ТВК робити окрему. На щастя, це не дуже складно – АВК проста та дешева.

В основі роботи АВК – «згрібання» електромагнітного поля (ЕМП) сигналу до активного вібратора. Зовні невелика, легка, з мінімальною парусністю АВК може мати ефективну апертуру в десятки довжин хвиль робочої частоти. Укорочені і тому директори (направителі), що мають ємнісний імпеданс (повний опір), направляють ЕМП до активного вібратора, а рефлектор (відбивач), подовжений, з індуктивним імпедансом, відкидає до нього те, що проскочило повз. Рефлектор в АВК потрібен лише 1, але директорів може бути від 1 до 20 і більше. Чим більше, тим вище посилення АВК, але вже смуга її частот.

Від взаємодії з рефлектором та директорами хвильовий опір активного (з якого знімається сигнал) вібратора падає тим більше, чим ближче до максимуму посилення налаштована антена, і узгодження з кабелем втрачається. Тому активний диполь АВК роблять петльовим, його вихідний хвильовий опір не 73 Ом, як лінійного, а 300 Ом. Ціною його зниження до 75 Ом АВК з трьома директорами (п'ятиелементну, див. рис. справа) вдається налаштувати майже максимум посилення в 26 дБ. Характерна для АВК ДН у горизонтальній площині наведена на рис. на початку статті.

Елементи АВК з'єднуються зі стрілою в точках нульового потенціалу, тому щогла та стріла можуть бути будь-якими. Дуже добре підходять пропіленові труби.

Розрахунок та налаштування АВК під аналог та цифру дещо різні. Під аналог хвильовий канал потрібно розраховувати на несучу частотузображення Fі, а під цифру – на середину спектру ТВК Fс. Чому так тут пояснювати, на жаль, немає місця. Для 21-го ТВК Fі = 471,25 МГц; Fс = 474 МГц. ДМВ ТВК розташовані впритул один до одного через 8 МГц, тому їх настроювальні частоти для АВК розраховуються просто: Fn = Fі/Fс(21 ТВК) + 8(N – 21), де N – номер потрібного каналу. Напр. для 39 ТВК Fі = 615,25 МГц, а Fс = 610 МГц.

Щоб не записувати безліч цифр, зручно розміри АВК виражати частках довжини робочої хвилі (вона вважається як Л = 300/F, МГц). Довжину хвилі прийнято позначати малою грецькою літерою лямбда, але оскільки в інтернеті грецького алфавіту за замовчуванням немає, ми умовно позначимо її великою російською Л.

Розміри оптимізованої під цифру АВК, за рис., такі:

U-петля: УСС для АВК

Р = 0,52 л.
У = 0,49Л.
Д1 = 0,46 л.
Д2 = 0,44 л.
Д3 = 0,43 л.
a = 0,18 л.
b = 0,12 л.
c = d = 0,1 л.

Якщо не потрібно великого посилення, але важливіше зменшення габаритів АВК, Д2 і Д3 можна прибрати. Всі вібратори виконуються з трубки або прутка діаметром 30-40 мм для 1-5 ТВК, 16-20 мм для 6-12 ТВК та 10-12 мм на ДМВ.

АВК потребує точного узгодження з кабелем. Саме недбалим виконанням пристрою узгодження та симетрування (УСС) пояснюється більшість невдач любителів. Найпростіше УСС для АВК – U-петля з того ж коаксіального кабелю. Її конструкція зрозуміла з рис. праворуч. Відстань між сигнальними клемами 1-1 140 мм для 1-5 ТВК, 90 мм для 6-12 ТВК та 60 мм на ДМВ.

Теоретично довжина коліна l повинна бути половиною довжини робочої хвилі, так і значиться в більшості публікацій в інтернеті. Але ЕМП в U-петлі зосереджено всередині заповненого ізоляцією кабелю, тому необхідно обов'язково (для цифри – особливо обов'язково) враховувати його коефіцієнт укорочення. Для 75-омних коаксіалів він коливається не більше 1,41-1,51, тобто. l потрібно брати від 0,355 до 0,330 довжини хвилі, і брати точно, щоб АВК була АВК, а чи не набором залізок. Точне значення коефіцієнта скорочення завжди є в сертифікаті на кабель.

Останнім часом вітчизняна промисловість почала випускати перенастроювані АВК для цифри, див. рис. Ідея, треба сказати, відмінна: пересуваючи елементи зі стріли, можна точно налаштувати антену під місцеві умови прийому. Краще, звичайно, щоб це робив фахівець – поелементне налаштування АВК взаємозалежне, і дилетант неодмінно заплутається.

АВК для цифрового ТБ

Про «полячки» та підсилювачі

У багатьох користувачів польські антени, які раніше пристойно приймали аналог, цифру брати відмовляються – рветься, а то й зовсім пропадає. Причина, перепрошую, похабно-комерційний підхід до електродинаміки. Соромно часом буває за колег, які сліпили таке «диво»: АЧХ і ФЧХ схожі чи то на їжака-псоріазника, чи то кінський гребінь з виламаними зубами.

Єдине, що добре у «полячках» – їхні підсилювачі для антени. Власне, вони і не дають цим виробам безславно померти. Підсилювачі «поячок», по-перше, широкосмугові малошумливі. І, що важливіше – з високоомним входом. Це дозволяє при тій же напруженості ЕМП сигналу в ефірі подати на вхід тюнера в кілька разів більшу його потужність, що дає можливість електроніці «видерти» цифру з зовсім потворних шумів. Крім того, внаслідок великого вхідного опору польський підсилювач – ідеальне УСС для будь-яких антен: що не чіпляй до входу, на виході – точно 75 Ом без відбитка та повзучки.

Однак за дуже поганого сигналу, поза зоною впевненого прийому, польський підсилювач уже не тягне. Живлення на нього подається по кабелю, і розв'язка по живленню забирає 2-3 дБ відношення сигнал/шум, яких може і не вистачить, щоб цифра пішла в самій глибинці. Тут необхідний підсилювач ТВ сигналу з роздільним харчуванням. Розташовуватиметься він, швидше за все, біля тюнера, а УСС для антени, якщо вона потрібна, доведеться робити окремо.

Підсилювач ТВ сигналу ДМВ

Схема такого підсилювача, що показала майже 100% повторюваність навіть при виконанні радіоаматорами-початківцями, наведена на рис. Регулювання посилення – потенціометр Р1. Дроселі розв'язки L3 та L4 – стандартні покупні. Котушки L1 та L2 виконуються за розмірами на монтажній схемі праворуч. Вони входять до складу смугових фільтрів сигналу, тому невеликі відхилення їхньої індуктивності не критичні.

Однак топологію (конфігурацію) монтажу потрібно дотримуватись точно! І так само обов'язковий металевий екран (metal shield), що відокремлює вихідні ланцюги від іншої схеми.

З чого почати?

Ми сподіваємося, що і досвідчені майстри знайдуть у цій статті кілька корисних для них відомостей. А новачкам, які ще не відчувають ефір, починати найкраще з пивної антени. Автор статті, аж ніяк не дилетант у цій галузі, свого часу був чимало здивований: найпростіша «пивничка» з феритовим узгодженням, як виявилося, і МВ бере не гірше за випробувану «рогатку». А що варто зробити ту й іншу – див. текст.

Як відомо - магнітні антени, хоч і мають невеликі розміри, але за ефективністю наближаються до напівхвильового диполя. Ключовим моментом для виготовлення таких антен є застосування матеріалів з низьким опором, інакше ефективність її різко падає. Особлива увага також звертається на ретельне пропаювання всіх елементів антени. Так як алюміній погано піддається пайці - його рідко використовують у петлевих антенах. Найчастіше застосовуються мідні трубки діаметром від 12 до 50 мм.

Незважаючи на все сказане, я виготовив магнітну петлеву антену зі смужок фольгованого склотекстоліту. Вони досить легкі, добре паяються і значно дешевші, ніж мідна труба. Фольга на склотекстоліт досить тонка, тому Ви можете подумати, що вона має більш високий опір в порівнянні з мідною трубкою. Проте треба пам'ятати про "поверхневий ефект", який проявляється на високих частотах. Тому тонка фольга не програє порівняно з товстою мідною трубкою. Товщина провідника не має значення на високих частотах. Наприклад, для міді, при частоті сигналу 10 МГц глибина прояву "поверхневого ефекту" всього 21 мікрон, а зі збільшенням частоти вона зменшується обернено-пропорційно до кореня квадратного з частоти. Тут головна площа і тому велика поверхня фольги може бути навіть ефективнішою за мідну трубку!

Товщина міді фольгованого склотекстоліту близько 50 мікронів. Якщо для частоти 10 МГц достатньо 21 мікрон, то антена, виготовлена з такого матеріалу добре працюватиме і на більш високих частотах.

Для виготовлення антени використовуються смужки двостороннього фольгованого склотекстоліту довжиною 40 см та шириною 7 см. Усього знадобиться сім смуг. Загальна довжина стрічки складе близько 270 см, а діаметр петлі, що вийшла, буде близько 90 см. Як з'єднуються смуги - видно з малюнка. Кожна смуга перекриває із суміжною смугою 2 см. Усі стики щільно стягуються двома гвинтами. Обидві сторони смуг склотекстоліту з'єднані мідною фольгою, пропаяною з обох боків пластини. Це збільшує корисну площу антени. Висновки до змінному конденсаторузроблені з мідного обплетення кабелю і також ретельно припаюються до пластин. Просте гвинтове з'єднання тут неприпустиме через низьку ефективність.
Решта конструкції трохи відрізняється від звичайних петлевих антен і зрозуміла з наведеного малюнка.

Результати дослідів. Виготовлена петля була встановлена горизонтально зовні вікна моєї квартири (1 поверх п'ятиповерхової будівлі). Від землі до петлі було 3 метри, а від стіни будинку - 1,3 м. КСВ становив 1,5 і менше для діапазонів 10 МГц та 14 МГц. Протягом кількох місяців після виготовлення антени я працював зі станціями всієї Японії, Окінової та однією станцією з Кореї на діапазоні 10 МГц телеграфом з передавачем потужністю 3 Вт. На діапазоні 14 МГц проводив зв'язки з далекосхідними станціями, такими як Корея, Китай, азіатська частина Росії, Тайвань і Гонконг при тій же потужності передавача 3 Вт. Сам я живу в Chiba - на схід від Токіо 30 км.

Петльовий вібратор, який аналізувався раніше, не є єдиним варіантом петлевої антени. До цієї групи антен належить також велика кількість інших варіантів антен, які будуть розглянуті в даному параграфі.

Звернемося до рис. 5.118 а, На якому показана трансформація петлевого вібратора (суцільна лінія) в квадрат (пунктирна лінія) зі стороною λ/4 . Отримана таким чином антена отримала назву антени "квадратний ромб"а інша конфігурація тієї ж антени (рис. 5.118 г) типу "квадрат".

У цих антена точки В і D наближаються один до одного і відстань між ними становить 0,35λ для антени «квадратний ромб» і 0,25λ для антени типу «квадрат». Одночасно точки А і З віддаляються одна від одної.

В антені типу "квадрат", показаної на рис. 5.118 г, струми, що протікають горизонтальними проводами антени, синфазні, а струми, що протікають вертикальними проводами, протифазні. Аналогічна картина спостерігається й у антені «квадратний ромб». Щоб переконатися в цьому, достатньо розкласти на вертикальні та горизонтальні складові струми, що протікають по всіх чотирьох сторонах антени (рис. 5.118). е).

Зміна точок підключення живлення антени (рис. 5.118) в, д) призводить до зміни поляризації випромінювання антени; антена випромінює вертикально поляризовану хвилю.

Різні схеми живлення антени показано на рис. 5.119. Зазначимо, що в точці С, що знаходиться «навпроти» точки підключення живлення А, з'являється вузол напруги. Ця властивість антени дозволяє з'єднати заземлення щогли саме з цією точкою антени, що природно значною мірою спрощує конструкцію антени в цілому. Одночасно зазначимо, що точки і D мають найбільший потенціал, і тому при кріпленні несучих елементів антени до цих точок потрібні хороші ізолятори.

Найбільш ефективно випромінююча частина антени типу «квадрат», тобто та частина антени, якою протікають найбільші струми, має довжину близько 0,25λ. Деяке укорочення випромінюючої частини антени, що призводить до зниження рівня випромінюваного поля, надміру компенсується наявністю протилежної синфазно збудженої частини антени, внаслідок чого результуюче посилення на 1 дБ більше, ніж посилення напівхвильового диполя.

Спрямовані властивості антени типу «квадрат» невеликою мірою залежать від форми антени. У площині XY діаграма спрямованості антени близька до діаграми напівхвильового диполя, тобто має вигляд вісімки. У екваторіальній площині діаграма має вигляд еліпса, велика вісь якого нормальна до площини антени. Зазначимо також, що, крім головної пелюстки в діаграмі випромінювання, присутні бічні пелюстки з невеликим рівнем випромінювання, які мають іншу, ортогональну поляризацію випромінювання.

Досить цікавим є зіставлення діаграм спрямованості дипольних антен та різних модифікацій петлевих антен, розташованих на невеликій висоті над землею. На рис. 5.120 наведені такі діаграми, отримані за умови, що жодна точка антени не розташована над землею на висоті більшій, ніж λ/4. На цих малюнках суцільні лінії відповідають горизонтальній поляризації, а пунктирні вертикальній. Цікаво відзначити, що при використанні петлевої антени у формі «дельта»(форма антени нагадує грецьку букву дельта - Δ ) спостерігається великий рівень випромінювання вертикально поляризованої хвилі під порівняно малими кутами щодо горизонту (рис. 5.120 і, до), що сприятливо для організації довгохвильового радіозв'язку.

Показані на рис. 5.120 варіанти петлевих антен значно розширюють можливості використання цих антен порівняно з антенами, схеми яких наведено на рис. 5.118 та 5.119. Можна сказати, що властивості практично всіх варіантів петлевих антен не змінюються у великих межах, якщо периметр антени c = λ. Тут же відзначимо, що петльова антена, периметр якої дорівнює довжині хвилі, є основним варіантом реалізації магнітного диполя (див. § 5.7).

Тепер розглянемо питання про співвідношення фізичної та електричної довжин петлевих антен. Якщо раніше під час аналізу дипольних антен мірою співвідношення двох зазначених довжин був коефіцієнт укорочення, то цієї групи антен необхідно запровадити поняття коефіцієнта подовження К.

Значення коефіцієнта подовження залежить від відношення c/d , де - периметр антени, d - діаметр дроту, з якого виконана антена.

Коефіцієнт подовження $$\begin(equation)K=1+\frac(0,4)(W_s)+\frac(3)(W_s^2)\end(equation)\tag(5.13)$$ де коефіцієнт W S задається виразом $$\begin(equation)W_s=2\ln\left(2,54\frac(c)(d)\right)\end(equation)\tag(5.14)$$

Замість обчислення коефіцієнта подовження за наведеними формулами можна визначити значення за допомогою графіків на рис. 5.121. Спочатку для заданого відношення c/d на графіку рис. 5.121 авідшукують значення коефіцієнта W S , а, по графіку на рис. 5.121 бвизначають значення До.