Теория радиоволн: антенны / Habr
Помимо свойств радиоволн, необходимо тщательно подбирать антенны, для достижения максимальных показателей при приеме/передаче сигнала.
Давайте ближе познакомимся с различными типами антенн и их предназначением.
Антенны — преобразуют энергию высокочастотного колебания от передатчика в электромагнитную волну, способную распространяться в пространстве. Или в случае приема, производит обратное преобразование — электромагнитную волну, в ВЧ колебания.
Диаграмма направленности — графическое представление коэффициента усиления антенны, в зависимости от ориентации антенны в пространстве.
Антенны
Симметричный вибратор
В простейшем случае состоит из двух токопроводящих отрезков, каждый из которых равен 1/4 длины волны.
Широко применяется для приема телевизионных передач, как самостоятельно, так и в составе комбинированных антенн.
Каждый отрезок симметричного вибратора будет равен 0,375 метра.
Диаграмма направленности симметричного вибратора
В идеальных условиях, диаграмма направленности горизонтальной плоскости, представляет собой вытянутую восьмерку, расположенную перпендикулярно антенне. В вертикальной плоскости, диаграмма представляет собой окружность.
В реальных условиях, на горизонтальной диаграмме присутствуют четыре небольших лепестка, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.
Из диаграммы можем сделать вывод о том, как располагать антенну, для достижения максимального усиления.
В случае не правильно подобранной длины вибратора, диаграмма направленности примет следующий вид:
Основное применение, в диапазонах коротких, метровых и дециметровых волн.
Несимметричный вибратор
Или попросту штыревая антенна, представляет из себя «половину» симметричного вибратора, установленного вертикально.
В качестве длины вибратора, применяют 1, 1/2 или 1/4 длины волны.
Диаграмма направленности следующая:
Представляет собой рассеченную вдоль «восьмерку». За счет того, что вторая половина «восьмерки» поглощается землей, коэффициент направленного действия у несимметричного вибратора в два раза больше, чем у симметричного, за счет того, что вся мощность излучается в более узком направлении.
Основное применение, в диапазонах ДВ, КВ, СВ, активно устанавливаются в качестве антенн на транспорте.
Наклонная V-образная
Конструкция не жесткая, собирается путем растягивания токопроводящих элемементов на кольях.
Применяется для связи в КВ диапазоне. Является штатной антенной военных радиостанций.
Антенна бегущей волны
Также имеет название — антенна наклонный луч.
Представляет из себя наклонную растяжку, длина которой в несколько раз больше длины волны. Высота подвеса антенны от 1 до 5 метров, в зависимости от диапазона работы.
Диаграмма направленности имеет ярко выраженный направленный лепесток, что говорит о хорошем усилении антенны.
Широко применяется в военных радиостанциях в КВ диапазоне.
В развернутом и свернутом состоянии выглядит так:
Антенна волновой канал
Здесь: 1 — фидер, 2 — рефлектор, 3 — директоры, 4 — активный вибратор. Антенна с параллельными вибраторами и директорами, близкими к 0,5 длины волны, расположенными вдоль линии максимального излучения. Вибратор — активный, к нему подводятся ВЧ колебания, в директорах, наводятся ВЧ токи за счет поглощения ЭМ волны. Расстояние между рифлектором и директорами подпирается таким образом, чтобы при совпадении фаз ВЧ токов образовывался эффект бегущей волны.
За счет такой конструкции, антенна имеет явную направленность:
Рамочная антенна
Направленность — двулепестковая
Применяется для приема ТВ программ дециметрового диапазона.
Как разновидность — рамочная антенна с рефлектором:
Логопериодическая антенна
Свойства усиления большинства антенн сильно меняются в зависимости от длины волны. Одной из антенн, с постоянной диаграммой направленности на разных частотах, является ЛПА.
Отношение максимальной к минимальной длине волн для таких антенн превышает 10 — это довольно высокий коэффициент.
Такой эффект достигается применением разных по длине вибраторов, закрепленных на параллельных несущих.
Активно применяется в сотовой связи при строительстве репитеров, используя способность антенн, принимать сигналы сразу в нескольких частотных диапазонах: 900, 1800 и 2100 МГц.
Поляризация
Поляризация — это направленность вектора электрической составляющей электромагнитной волны в пространстве.
Различают: вертикальную, горизонтальную и круговую поляризацию.
Поляризация зависит от типа антенны и ее расположения.
К примеру, вертикально расположенный несимметричный вибратор, дает вертикальную поляризацию, а горизонтально расположенный — горизонтальную.
Антенны горизонтальной поляризации дают больший эффект, т.к. природные и индустриальные помехи, имеют в основном вертикальную поляризацию.
Горизонтально поляризованные волны, отражаются от препятствий менее интенсивно, чем вертикально.
При распространении вертикально поляризованных волн, земная поверхность поглощает на 25% меньше их энергии.
При прохождении ионосферы, происходит вращение плоскости поляризации, как следствие, на приемной стороне не совпадает вектор поляризации и КПД приемной части падает. Для решения проблемы, применяют круговую поляризацию.
Все эти факторы факторы следует учитывать при расчете радиолиний с максимальной эффективностью.
PS:
Данная статья обрисовывает лишь небольшую часть антенн и не претендует на замену учебнику антенно-фидерных устройств.
habr.com
Практический опыт походов с использованием радиостанций однозначно показал, что для связи в группе в полевых условиях используется в 99% случаев одна-единственная частота, и от ней требуется наибольшая эффективность (расход батареи/дальность связи). Отсюда возникла идея и необходимость создания острорезонансных антенн на рабочую частоту группы. Кроме этого к этой антенне есть такое требование, как доступность, т.е. возможность изготовить из подручных средств с минимальным капиталовложением.
В этом эпизоде связь между Гобом и Беркутом проходила не только через перевал и в общем-то гору, но и на предельной для леса дальности при связи в лесу с земли — около 5-ти километров. Надо сказать, что после приведённого случая Грей уже не снимал со своей рации самодельную острорезонансную антенну. Что нужно? Для начала, необходимо установить длину этой самой антенны, и какой разъём находится у радиостанции для антенного выхода.Длину мы рассчитываем по формуле L=(300/Fр)/4. Где L — длинна штыря в метрах, Fр — частота требуемого резонанса в Мегагерцах (с учётом килогерц). Мы используем диапазон VHF, поэтому у нас длинна около полуметра, но в данном случае нужен точный расчёт. Например, для частоты 145.500мГц L=515mm, а для частоты 155,350мГц L=482mm. Это важно для последующего подбора материала для излучателя антенны. Что касается разъёмов, то тут всё зависит от модели и производителя портативного трансивера (рации). Диапазон используемых разъёмов достаточно велик, в основном это коаксиальные разъёмы типов BNC, TNC, SMA, SMA-R. Однако профессиональные рации часто используют не коаксиальные, а винтовые разъёмы, у которых нет «земли» а один единственный контакт, идущий на излучатель, но их мы рассмотрим отдельно, потому как технология изготовления самодельной антенны для них имеет свои особенности. В остальном это коакисальные разъёмы. Например, китайские широкораспостранённые радиостанции под разными брендами (Baofeng, Pofung, Wouxun а так же выпускаемые ими аппараты под лейблом Kenwood) используют разъём SMA-reverse (SMA-R). Любительские радиостанции Alinco, Kenwood (Japan) — BNC-разъём. У радиостанций Yaesu серий VX-FT — разъём типа SMA. После того, как тип разъёма определён, начинаем готовить всё остальное, что нам понадобится.
Изготовление. Сначала нужно припаять излучатель к центральному штырьку разъёма. Сталистая проволока, если не входит в отверстие под пайку, как и плоский прут от автодворника, нужно подпилить с одного конца и обработать так, что бы этот конец влез в отверстие в штырьке (надфилем или дремелем).   Обтачивание излучателя и готовность к пайке.
Облудить, и соответственно припаять (паяльник, припой, флюс). На этом часть связанная с пайкой заканчивается.
Настройка и маркировка. Теперь, если нужно, маркируем основание на требуемую частоту, и отмеряем точно длину L от указанного на рисунке места. Т.е. от той точки, где заканчивается корпус разъёма электрически соединённый с «землёй» рации. В случае с винтом отсчёт производить от самого разъёма на рации. В итоге прикручиваем изделие в рации и получаем примерно это:  С технической стороны можно считать работу над антенной законченной, но есть ещё момент, который стоит решить сразу, не отходя от производства. Это верхний кончик антенны. Он получается достаточно острым и жёстким, и может собой повредить или экипировку, или самого обладателя рации. Поэтому, чтобы избежать подобных неприятностей в походах, нужно его сделать так, чтобы он не представлял опасности. Для этого можно или напаять на него дополнительный слой из кусков оставшейся термоусаодки, или обтянуть её вместе с каким-то небольшим булавочным набалдашником, круглым или сферическим, но так, чтобы он не отвалился в процессе эксплуатации.  Готово. На этом изготовление четвертьволнового штыря для походной радиостанции заканчивается, осталось испытать в действии и насладится результатом. По наблюдениям дальность или качество связи, при использовании обоими корреспондентами сети таких антенн, увеличивается минимум в 2 раза по сравнению, например, с штатными «резинками». Есть небольшое замечание: чем толще излучатель, тем ровнее АЧХ антенны в прилегающих к резонансу частотах, причём без ухудшения параметров на частоте резонанса. Но толстый излучатель не гибок, и может разболтать разъём уже самой рации. В этом плане плоская проволока из автодворников является самым удобным компромиссом.  |
Суть дальнейших действий по сути заключается в устранении той пустоты, что над фторопластовой шайбой вверху разъёма. Заполнять её надо прочным диэлектрическим материалом. Начать придётся с изоляции самого излучателя, обтянув его по всей длине тонкой термоусадкой желаемого цвета. Во избежание случайного выдёргивания его из корпуса разъёма в последствии рекомендуется в нижней части, которая внутри корпуса разъёма, сделать несколько небольших зубцов насечек, и не обтягивать термоусадкой, а сразу залить эпокидной смолой или поксиполом, установив его тем самым «намертво». Но этого недостаточно, чтобы не выломать пайку. Далее обтягиваем термоусадкой, и заполняем трубкой оставшиеся пространство. Когда всё сделано правильно, колебания центрального штыря и изгиб его становится возможен только в нескольких сантиметрах от корпуса разъёма.ua3aql.narod.ru
Радиолюбители широко используют для работы на УКВ полуволновую антенну с резонаторным питанием. Согласование высокого входного сопротивления полуволнового излучателя с относительно низким волновым сопротивлением коаксиального кабеля осуществляется с помощью четвертьволнового резонатора. Резонатор имеет высокое выходное сопротивление на своем конце, которое зависит от конструкции резонатора, и нагрузки на его конце. Вдоль резонатора сопротивление уменьшается по синусоидальному закону, от максимального на его конце, до нуля на дне резонатора. Это позволяет использовать для питания полуволновой антенны, подключенной к концу четвертьволнового резонатора коаксиальный кабель любого волнового сопротивления. Четвертьволновый резонатор, обеспечивающий согласование полуволновой антенны с коаксиальным кабелем часто выполняется из двухпроводной линии. Такое построение упрощает конструкцию антенны и облегчает ее наладку. Полуволновая антенна с резонаторным питанием по своему виду напоминает латинскую букву «J». Вследствие этого в различной радиолюбительской литературе эту антенну часто называют «J-антенна». Необходимо отметить, что «J» антенна появилась в мире в середине двадцатых годов двадцатого века. Первоначально она использовалась для работы на коротких волнах. Примерно до 50 годов, J-антенна еще использовалась в профессиональной радиосвязи. В наше время эта антенна используется только радиолюбителями. Радиолюбители разработали множество различных конструкций «J» антенны, которые могут быть использованы как для полевой работы, так и для стационарных антенн. В этой главе мы рассмотрим наиболее используемые радиолюбителями «J» антенны. Простая J-антеннаПростая J-антенна с непосредственным подключением коаксиального кабеля к четвертьволновому резонатору показана на рис. 1. Как известно, классическая J — антенна имеет длину излучающей части «А» равную L/2. Эта часть, представляет собой полуволновой вибратор. Входное сопротивление полуволнового вибратора с любого его конца высокое, и в зависимости от практической конструкции излучателя, может составить около тысячи ом в диапазоне 145 МГц. Для питания J-антенны используют подключение коаксиального кабеля к части четвертьволнового резонатора «В». Рисунок 1. J-антенна с непосредственным подключением коаксиального кабеля к четвертьволновому резонаторуЭто наиболее распространенный способ питания J-антенны. Он часто используется при построении стационарных J-антенн выполненных из толстого провода. На конце коаксиального кабеля должен быть установлен высокочастотный дроссель. Это необходимо для предотвращения излучения оплетки коаксиального кабеля, и для устранения влияния оплетки коаксиального кабеля на работу четвертьволнового резонатора.. Высокочастотный дроссель для диапазона 145 МГц может быть выполнен в виде катушки из коаксиального кабеля, содержащей 10 -15 витков, намотанных на каркасе диаметром 20-50 мм, как показано на рис. 2. В настоящее время радиолюбители предпочитают использовать в качестве высокочастотного дросселя 10-20 ферритовых колец, надетых на коаксиальный кабель в месте питания J-антенны, как это показано на рис. 3. Магнитная проницаемость этих ферритовых колец некритична. Рисунок 2. Простой ВЧ — дроссель Рисунок 3. ВЧ — дроссель на основе ферритовых колецПодключение коаксиального кабеля к антенне во время настройки можно довольно просто произвести с помощью “крокодилов” , как это показано на рис. 4, и найти оптимальные точки подключения коаксиального кабеля. Рисунок 4. Определение точек подключения коаксиального кабеляНо на самом деле не все так просто! Радиолюбители, которые выполняли J — антенны, знают, сколько труда и времени требует определение точки подключения коаксиального кабеля к резонатору. Кажется, что антенна уже настроена, и сдвиг точки подключения кабеля должен привести к улучшению КСВ антенны, а на практике происходит обратное! Подключение коаксиального кабеля к четвертьволновому резонатору расстраивает последний относительно его первоначальной или расчетной частоты настройки. Это уменьшает эффективность работы «J»-антенны, приводит к увеличению КСВ в фидере питания. Для устранения этого явления необходимо проводить подстройку четвертьволнового резонатора в резонанс на окончательном этапе настройки антенны. На практике это вызывает определенные затруднения. В итоге, часто J –антенна имеет КСВ в фидере питания в пределах 1,5:1, хотя, при тщательной настройке этой антенной системы, реально достижим КСВ в фидере питания антенны 1,1:1. На конце J — антенны, даже при мощности радиостанции 0,5 ватта, будет высокое напряжение, достаточное, чтобы вызвать ожог, поэтому необходимо принять меры по предотвращению случайного касания к концу антенны. Можно использовать J — антенны длиной кратной L/2, L, 1,5L, 2L. При экспериментальной проверке оказалось, что применение антенны длиной ? увеличивает силу сигнала по сравнению с полуволновой J-антенной на 1,5 дБ, а при использовании антенны длиной 1,5L сила сигнала выросла чуть более 2 дБ по сравнению с полуволновой антенной. В табл. 1 приведены длины вибратора для выполнения J- антенны длиной L/2, L, 1,5L, 2L. Таблица 1. Длины вибратора J — антенны длиной L/2, L, 1,5L, 2L
J — антенна может работать на третьей гармонике, т.е. антенна, настроенная для работы в диапазоне 145 МГц будет работать на диапазоне 430 МГц. Это делает ее незаменимой при работе «cross band», например, через репитеры или радиолюбительский спутник. Направленная J-антеннаНа основе J-антенн можно строить направленные антенны. В этом случае рефлектор и директор размещают около J-антенны , как это показано на рис. 5 на традиционном для них расстоянии. В зависимости от длины полотна активной части J — антенны можно использовать полуволновые или волновые рефлектор и директор. Определение точек питания четвертьволнового резонатора для направленной J-антенны аналогично как для простой J-антенны. На конце коаксиального кабеля необходимо использовать высокочастотный дроссель. Рисунок 5. Направленная J-антенна Полевая J-антенна с комбинированным питаниемПри использовании переносной радиостанции из удаленных мест, той укороченной антенны, которая идет в комплекте с радиостанцией, часто недостаточно эффективной для работы. В этом случае совместно с радиостанцией будет успешно работать полуволновая антенна, которая не требует «земли» для своей работы и имеет усиление значительнее большее (до 10 дБ) по сравнению с короткой «резинкой». Полевая антенна, используемая совместно с переносной УКВ радиостанцией, должна легко устанавливаться, легко переноситься, не требовать дополнительной настройки в полевых условиях работы. Такая J — антенна может быть выполнена из пластикового ленточного кабеля волновым сопротивлением 450 Ом. «Земля» четвертьволнового резонатора припаяна к «земле» антенного разъема. Подключение выхода передатчика сопротивлением 50 Ом к четвертьволновому резонатору выполнено на расстоянии 67 мм от «земли» разъема. Нерабочая жила из ленточного кабеля вытаскивается, в вершине кабеля делается отверстие, через которое привязывается леска. С помощью этой лески антенна может быть растянута в пространстве, подвешена к ветке, к карнизу и т.д. Схема переносной J — антенны из ленточного кабеля показана на рис. 6. При переноске J — антенна может быть свернута, и просто спрятана в карман. Рисунок 6. Переносная J — антенна из ленточного кабеляJ -антенна при изготовлении ее точно по размерам не требует наладки, и эффективно работает в УКВ диапазоне 145 МГц с низким КСВ. J — антенну возможно подключать к трансиверу через коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом. Связь выхода передатчика с четвертьволновым резонатором в этой антенне комбинированная. Она осуществляется как через магнитное поле петли, так и через подключение к части резонатора. При ее практическом выполнении антенны желательно использовать двухпроводную ленточную линию волновым сопротивлением 450 Ом. При использовании линии с другим волновым сопротивлением возможно придется изменить точку подключения петли связи к четвертьволновому резонатору. В настоящее время в специализированных магазинах можно приобрести двухпроводные линии передачи с любым стандартным волновым сопротивлением. Для изготовления J -антенны можно использовать самодельную открытую линию. В этом случае соотношение между расстоянием относительно ее проводником и диаметром проводов, составляющих линию должно быть равно 20 (рис. 7). При использовании самодельной открытой линии без пластиковой изоляции длина четвертьволнового резонатора должна составлять 48 см. Рисунок 7. Двухпроводная линия передачиСледует отметить, когда J -антенна выполняется из двухпроводной линии передачи в пластиковой изоляции, то четвертьволновый резонатор должен иметь длину L/4 с учетом коэффициента укорочения в линии, а вибратор должен иметь L/2 (L и т.д.) в свободном пространстве. Недопустимо оставлять вторую жилу кабеля свободной около основного полотна антенны, ее всегда необходимо удалять. В противном случае эффективность работы антенны уменьшится. Возможно параллельное соединение проводников линии J-антенны для выполнения вибратора как это показано на рис. 8. В этом случае полоса пропускания антенны немного расширится. Это упростит настройку антенны. Рисунок 8. Параллельное соединение проводников линии J-антенныJ-антенна на основе ленточного кабеля является одной из самых простых в выполнении и эксплуатации. Эта антенна позволят работать радиолюбителям из альтернативного QTH, при использовании переносных радиостанций. Ленточные J — антенныМной была выполнена экспериментальная J -антенна из алюминиевой фольги используемой для пищевых продуктов. Эта антенна показала себя эффективной в работе и несложной в настройке. Это позволяет рекомендовать к повторению конструкцию ленточной J – антенны. Описанию ленточной J – антенны будет посвящен следующий параграф. Ленточная J -антенна была выполнена по размерам, приведенным на рис. 9. На широкую фольгу, предназначенную для приготовления пищи, заранее была наклеена липкая лента типа “Скотч”. Затем при помощи ножниц была вырезана антенна в соответствии с размерами, показанными на рис. 9. После этого полотно антенны было еще раз укреплено лентой типа “Скотч”. Рисунок 9. Ленточная J — антеннаСекция “А” этой антенны, длиной равной 1 метр, представляет собой излучатель антенны. Четвертьволновой резонатор, выполненный на секции «В», изначально был взят с резонансной частотой немного большей необходимой. Это было сделано для того, чтобы впоследствии была возможность осуществить его настройку с помощью емкостной пластины. Часть «С», длиной равной 1 метр, представляет собой «землю» ленточной J — антенны. Хотя, теоретически, J — антенна вполне может работать без части «С», следовательно, без «земли», но ее наличие улучшает работу антенны. Изменение длины части «С» в процессе настройки позволяет в небольших пределах регулировать значение КСВ и в конечном итоге достигнуть малого значения КСВ в фидере питания антенны. Как известно, для точного выполнения частей антенны “А”, “В”, “С”, необходимо знать их коэффициент укорочения. Во всех книгах по антеннам, которые были у меня, коэффициент укорочения проводников антенны был приведен только для цилиндрического проводника. Ленточная антенна является плоской антенной, поэтому к ней неприменим коэффициент укорочения для цилиндрических антенн. Также зависит коэффициент укорочения проводников антенны от места расположения антенны, от влияния на нее посторонних проводящих предметов. Мной был принят коэффициент укорочения ленточной антенны первоначально равный 1. Поскольку ленточная антенна располагается в легко доступном месте, ее подстройка осуществляется очень просто, обрезанием части фольги вибратора. Следовательно, нет необходимости выполнять антенну точной длины с учетом коэффициента укорочения. При определении точек питания ленточной J – антенны я сначала пытался идти традиционным путем ее настройки, подключая коаксиальный кабель к четвертьволновому резонатору с помощью широких «крокодилов». Но через некоторое время экспериментов четвертьволновой резонатор антенны был окончательно испорчен «крокодилами», которые действительно «покусали» фольгу. Стоит в связи с этим заметить, что большие проблемы составляет и пайка алюминиевой фольги, которая понадобилась бы впоследствии для подключения коаксиального кабеля к четвертьволновому резонатору. Через некоторое время я оставил попытки непосредственного подключения коаксиального кабеля к резонатору и решил применить индуктивную связь коаксиального кабеля с резонатором. Действительно, во многих частотно — разделительных УКВ — фильтрах резонаторного типа, установленных в промышленных УКВ – ретрансляторах, используется индуктивная связь с резонаторами. Почему бы и для ленточной J -антенны не применить ее! Мной был проведен ряд экспериментов по нахождению оптимальных размеров петли связи коаксиального кабеля с четвертьволновым резонатором. Описание их проведения заняло бы большой объем, поэтому я привожу на рис. 10 готовую конструкцию петли связи. На коаксиальный кабель были надеты 10 ферритовых колец, которые представляли собой высокочастотный дроссель. Этот дроссель препятствует изучению оплетки коаксиального кабеля. На практике это снижает КСВ в фидере антенны и облегчает согласование петли связи с четвертьволновым резонатором. Петля связи была закреплена внизу четвертьволнового согласующего резонатора, как показано на рис. 11. Рисунок 10. Петля связи ленточной J – антенны Рисунок 11. Расположение петли связи ленточной J — антенныJ — антенна из фольги, выполненная согласно рис. 9, была наклеена на стену комнаты. Первоначальная настройка антенны заключается в определении длины излучающего вибратора (часть антенны “А”). Для этого измеряя КСВ в фидере антенны в месте подключения коаксиального кабеля к передатчику, и постепенно укорачивая вибратор антенны, добиваются минимального значения КСВ на частоте 145 МГц. Вибратор можно понемногу обрезать сверху острой бритвой, можно просто скатывать его верхний конец в рулон , как это показано на рис. 12. С помощью укорочения вибратора (часть антенны “А”) достигают первоначального минимума КСВ фидере антенны. Этот минимум КСВ может находиться лежать в пределах 2-3. Не нужно бояться этого высокого значения КСВ, нам необходимо достигнуть только его минимума. Рисунок 12. Укорочение вибратора скатываниемСледующий этап настройки антенны — подстройка четвертьволнового резонатора в резонанс на частоту 145 МГц. С помощью кусочка фольги, наклеенного на скотч, как производят подстройку резонатора. Фольга играет роль настроечного конденсатора резонатора. Чем ближе к вибратору антенны этот кусочек фольги, тем большую емкость он вносит в резонатор, и тем ниже его частота настройки. Чем ближе к дну резонатора кусочек фольги, тем меньшую емкость он вносит в четвертьволновый резонатор, и тем выше его частота настройки. Реально, с помощью этого кусочка фольги можно менять частоту настройки резонатора в относительно широких пределах. На рис. 13 показан процесс настройки четвертьволнового резонатора. Рисунок 13. Процесс настройки четвертьволнового резонатораПеремещением фольги вдоль резонатора, добиваются минимума значения КСВ в фидере антенны. Это довольно легкая подстройка антенны, она не вызывает затруднений. Кусочек фольги двигают с помощью длинной диэлектрической палки, на которую он первоначально прикреплен. Найдя точку положения настроечного кусочка фольги на резонаторе соответствующему минимальному значению КСВ в фидере, с помощью скотча приклеивают этот кусочек фольги на этом месте резонатора. С помощью настройки четвертьволнового резонатора в резонанс, легко удается достигнуть снижения КСВ в фидере антенны от первоначального значения 2-3 до значения, лежащего в пределах 1,5. Затем, небольшим изгибанием уголков фольги, как показано на рис. 14, дальнейшим небольшим изменением длины вибратора антенны, и, изменением длины земляного вибратора «С», достигают дальнейшего снижения КСВ. В зависимости от желания и упорства радиолюбителя, легко можно достигнуть значения КСВ в фидере лежащем пределах 1,2:1. Может, для снижения КСВ придется немного изменить положение петли связи коаксиального кабеля с четвертьволновым резонатором, или немного изменить ее размеры. Но это возможно лишь в том случае, если есть желание достигнуть значения КСВ в кабеле практически близкого к 1:1. Рисунок 14. Подстройка четвертьволнового резонатораПосле полной настройки антенны, длина части «А» была равна 85 см, длина части «С» была равна 87 см. Настроечный кусочек фольги располагался на расстоянии 23 см от дна четвертьволнового резонатора. КСВ антенны был 1,2:1, полоса работы антенны при увеличении КСВ до 1,6:1 составляла от 142 МГц до 146 МГц. Антенна обеспечивала превосходную работу, большую дальность связи по сравнению со штатной антенной УКВ радиостанции. Ленточная антенна может быть заклеена обоями, в этом случае она будет полностью невидима постороннему наблюдателю. Для работы совместно с этой антенны петлю связи можно располагать в заранее обозначенном месте. Антенна из фольги может располагаться на чердаке. Она там может быть просто подвешена за верхний конец вибратора. Антенна может быть использована и для работы в полевых условиях. В этом случае коаксиальный кабель может проходить вдоль «земляного» вибратора. Если фольга антенны с обоих сторон будет обклеена скотчем, то антенна будет представлять собой механически прочную, защищенную от погодных воздействий, конструкцию. В этом случае антенну можно использовать и под воздействием атмосферных условий. В этой конструкции J -антенны мной был использован коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 Ом. |
www.qrz.ru
Конструкции Си-Би антенн диапазона 27МГц
Си — Би радиостанции часто используются на даче и в полевых условий. Более того, иногдаСи — Би радиостанция только для того и приобретается, чтобы обеспечить связь с дачей, с местом рыбалки или в туристическом походе Поскольку физические размеры Си -Би антенн диапазона 27-МГц относительно невелики, то, как правило, на даче и в полевых условиях нет проблем с установкой полноразмерной антенны.
Основной критерий, на который в этом случае необходимо ориентироваться, является удобство установки антенны, и те цели, для которых антенна будет предназначена. А теперь перейдем к рассмотрению практических конструкций этих антенн.
Простая дачная четвертьволновая вертикальная Си-Би антенна диапазона 27-МГц. На мой взгляд, оптимальной антенной, которую можно установить на даче, является четвертьволновая вертикальная. Такая антенна имеет множество преимуществ перед другими типами.
Она излучает радиоволны, имеющие в основном вертикальную поляризацию, что оптимально подходит для связи с автомобильными и переносными радиостанциями Си — Би диапазона 27-МГц.
Диаграмма направленности вертикальной штыревой антенны по вертикальной поляризации круговая, поэтому она сможет обеспечить радиосвязь по всем направлениям, что часто от нее требуется. Например, Обеспечить радиосвязь с городом, с трассой, по которой подъезжает машина к даче, с местом рыбалки или охоты.
Рис. 1 показывает схему четвертьволновой вертикальной антенны Си — Би диапазона. Рассмотрим более подробно конструкцию этой антенны. Она состоит из штыря электрической длиной лямбда/4, подключенного к центральной жиле коаксиального кабеля, и четырех противовесов. Штырь может быть диаметром 5-40 мм, точная длина для нескольких диаметров штыря указана на этом рисунке.
Для его изготовления удобно использовать алюминиевую или медную трубку. Например, две лыжные палки, которые имеют между собой надежный электрический контакт, отлично работают медные водопроводные трубы, которые в последнее время появились в продаже.
Противовесы в количестве 2-4 штук можно выполнить из медного многожильного или одиночного провода диаметром 1-4 мм, их длина равна 270 см. Для устранения излучения паразитной горизонтальной составляющей от противовесов, необходимо использовать четное число противовесов, лежащих попарно в одной плоскости (см. Л.1).
Рис.1. Конструкция антенны 27МГц.
|
ТАБЛИЦА 1 (диаметр и длина штыря антенны) |
|
||||
|
Диаметр штыря, мм |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
|
Длина штыря, см |
270 |
269 |
268 |
267 |
266 |
Противовесы могут быть расположены к штырю антенны под углом от 90 до 140 градусов. В зависимости от того, под каким углом к антенне расположены противовесы, зависит входное сопротивление антенны.
Четвертьволновая штыревая антенна, установленная на высоте не менее 0,ЗЛ относительно поверхности земли и снабженная четырьмя четвертьволновыми противовесами, имеет входное сопротивление около 20-Ом при расположении противовесов под углом 90 градусов к антенне. Сопротивление антенны увеличивается до 40-Ом при расположении противовесов под углом 120 градусов к антенне, и до 50-Ом при расположении противовесов под углом 135 градусов к антенне (см. Л.1).
Конечно, предпочтительнее использовать противовесы, расположенные под углом 135 градусов к штырю антенны, в этом случае антенна имеет входное сопротивление 50 Ом, что оптимально согласуется с коаксиальным кабелем волновым сопротивлением 50 Ом.
Увеличение высоты установки антенны незначительно влияет на характер входного сопротивления антенны. Уменьшение высоты установки антенны вызывает увеличение входного сопротивления.
Это происходит из-за поглощения реактивного поля существующего возле антенны реальной землей- В результате этого энергия передатчика тратится на обогрев земли и не используется для радиосвязи. Следует избегать низкой установки вертикальной антенны, в противном случае, чтобы сохранить эффективность работы, количество противовесов антенны должно быть увеличено до нескольких десятков (Л .2).
На конце коаксиального кабеля желательно установить высокочастотный дроссель (его еще называют запирающий дроссель), который будет препятствовать затеканию высокочастотного тока на внешнюю оболочку кабеля. Это может быть, если, по каким то причинам, сопротивление внешней оболочки коаксиального кабеля будет сравнимо с сопротивлением противовесов.
В этом случае внешняя оболочка кабеля будет служить излучающей частью антенны, что приведет к увеличению уровня помех при работе антенны на передачу и потерях высокочастотной энергии в предметах окружающих коаксиальный кабель. Наиболее простая конструкция запирающего дросселя это 10-30 ферритовых колец, туго надетых на конце коаксиального кабеля, проницаемость колец не имеет значения.
Вместо ферритовых колец можно использовать ферритовые трубки, которые устанавливают на шнурах мониторов компьютеров. При установке ферритовых колец на коаксиальный кабель, сопротивление участка, на котором установлены кольца, для высокочастотных токов значительно увеличивается, в результате чего высокочастотный ток из коаксиального кабеля будет поступать в элементы антенны, а не на внешнюю оболочку коаксиального кабеля.
Рис. 2 показывает график входного сопротивления антенны, показанной на рис. 1. Рис. 3 показывает КСВ этой антенны по отношению к коаксиальному кабелю волновым сопротивлением 50 Ом, а рис. 4 показывает диаграмму направленности этой антенны по вертикальной поляризации.
Программа MMANA показывает диаграмму направленности антенны в горизонтальной плоскости как сечение объемной диаграммы плоскостями Х-Y по углу максимального излучения. В вертикальной плоскости диаграмма направленности антенны представляет собой сечение плоскостью X- Z ее объемной диаграммы направленности.
На рис. 1, где изображена вертикальная антенна, показано расположение этих плоскостей сечения. При расчетах было принято, что эта антенна расположена на высоте 3 метра над реальной землей (проводимость равна 5 мСм/м, диэлектрическая проницаемость е = 13). Эти графики были рассчитаны при помощи программы MMANA (см. Л.2).
Во всех случаях расчета предполагалось, что диаметр штыря равен 20мм,диаметр противовесов равен 4мм, и антенна выполнена из меди.
Табл. 1 показывает длину штыря вертикальной антенны, установленной на высоте 3 метра над реальной землей, и снабженной четырьмя противовесами длиной 270 см, расположенных под углом 135 градусов к штырю антенны, при которой она имеет резонанс на частоте 27-МГц.
Рис.2.
Рис.3.
Обратите внимание, что изменение высоты установки антенны, количества противовесов, их угла наклона ведет к изменению резонансной частоты антенны. Резонансная частота антенны понизится, если использовать штырь или противовесы в пластиковой изоляции (см. Л.1).
На резонансную частоту антенна может быть настроена при помощи удлинения/укорочения штыря антенны (некоторые способы удлинения/укорочения штыря антенны приведены в Л.2), а также противовесов антенны. Подгонку входного сопротивления антенны можно осуществить при помощи изменения угла наклона противовесов относительно штыря антенны.
Как видно из рис. 3, при КСВ в коаксиальном кабеле волновым сопротивлением 50-Ом <1,5 антенна со штырем диаметром 20 мм обеспечивает достаточно широкую полосу пропускания, равную 1700-кГц. Это позволяет работать антенне в трех сетках каналов Си — Би диапазона, и подходить менее строго к ее настройке.
Дальнейшее увеличение диаметра штыря приводит к расширению полосы пропускания антенны, а уменьшение диаметра штыря приводит к сужению полосы пропускания антенны.
Рис.4. Диаграмма направленности самодельной антенны 27МГц по вертикальной поляризации.
Рис. 5 показывает зависимость полосы пропускания описанной выше антенны (штырь длиной соответственно табл. 1, 4 противовеса диаметром 4 мм расположенных к штырю под углом 135 градусов, высота установки над реальной землей 3 метра) для значения КСВ в коаксиальном кабеле равном 1,5:1 и 2:1.
Как видно из этого рисунка, даже «тонкая» антенна, имеющая вибратор толщиной 5 мм, вполне обеспечит приемлемую работу на Си — Би диапазоне 27-МГц, особенно, если ориентироваться по КСВ в коаксиальном кабеле антенны равном 2:1, а именно это значение КСВ вполне выдерживает 99% коммерческих Си — Би трансиверов.
Вполне возможно изготовление вертикальной антенны, имеющей штырь, состоящий из вибраторов разной толщины, например, из лыжной палки диаметром 16 мм и длиной 1,5 метра и куска провода от силовой линии электропередачи толщиной 4-6 мм и примерной длиной 1,2 метра. Программа MMANA позволяет рассчитывать параметры таких, так называемых, «таперированных», антенн.
Английское слово (в данном случае, будет вернее сказать американское) “tap» здесь можно перевести как «часть антенны другого диаметра». В случае такой комбинированной антенны необходимо использовать конструкцию, обеспечивающую надежный электрический контакт между секциями. Например, в этом случае вибратор меньшего диаметра вклепывается в вибратор большего диаметра, вибратор меньшего диаметра туго прикручивается к вибратору большего диаметра, или же используется переходная вставка между вибраторами разных диаметров.
Для установки штыревой вертикальной антенны можно использовать естественные или искусственные возвышения. Например, в качестве мачты можно использовать сухое дерево или конек крыши.
Рис. 5.
Рис.6. Установка самодельной антенны 27МГц на коньке крыше.
При установке антенны на коньке крыши обратите внимание на то, что бы под антенной не было поглощающих высокочастотную энергию предметов. Установка антенны на коньке крыши дачи показана на рис. 6.
Для крепления штыря антенны в качестве самодельного опорного изолятора может быть использована прочная сухая деревянная палка, желательно дубовая, которую перед этим необходимо проварить в парафине. Это придаст этому суррогатному опорному изолятору электрическую прочность, нечувствительность к влаге и защитит от гниения. К деревянной палке антенна прикрепляется двумя длинными винтами, в крайнем случае, просто прикручивается толстым проводом.
Вместо деревянной палки можно с успехом использовать отрезки пластиковых водопроводных труб или пластиковую лыжную палку. Вместо этих суррогатных опорных изоляторов вполне можно использовать коммерческие опорные изоляторы, или опорные изоляторы, используемые для установки УКВ антенн служебной связи. Опорные изоляторы от старых списанных УКВ антенн можно недорого приобрести на радиорынке.
Обратите серьезное внимание на высоту установки антенны. Минимально допустимой высотой для Си — Би диапазона можно считать 0,25*лямбда, или, 2,75 метра. При этом высота отсчитывается от основания антенны.
При уменьшении высоты установки антенны земля начинает поглощать высокочастотную энергию, которая при работе антенны создается вокруг противовесов и под основанием антенны. На практике это выразится в падении усиления антенны и в уменьшении излучения под малыми углами к горизонту, что как раз и требуется как для низовой (местной) так и для дальней связи на Си-Би. Противовесы антенны уже не будут иметь резонанса на диапа-зоне 27-МГц, и антенну необходимо будет настраивать только при помощи изменения длины вибратора.
Устранить эффект потери усиления антенны и увеличить излучение под нижними углами к горизонту можно при помощи увеличения числа противовесов, причем для того, чтобы антенна работала достаточно эффективно, число ее противовесов может исчисляться десятками (подробнее о количестве противовесов антенны, находящейся на земле, можно прочитать в Л.2). Однако, по моему мнению, на диапазоне 27-МГц проще использовать поднятую штыревую антенну с 2-4 противовесами, чем устанавливать десятки нерезонансных противовесов вокруг антенны стоящей на земле.
Для питания четвертьволновой вертикальной антенны, показанной на рис. 1, необходим коаксиальный кабель волновым сопро тивлением 50-Ом. Желательно, что бы электрическая длина этого кабеля была кратна поло-вине длины волны Си-Би диапазона 27-МГц, это сразу избавит от многих проблем, возникающих при настройке и работы антенны.
Как уже указывалось ранее, входное сопротивление четвертьволновой вертикальной антенны зависит от многих факторов, и на практике оно для радиолюбительской вертикальной четвертьволновой антенны, установленной на коньке крыши, может находиться в пределах 30-70-Ом. Использование для питания антенны полуволнового отрезка коаксиального кабеля позволит «доставить» входное сопротивление антенны без ненужной трансформации прямо к выходному каскаду трансивера, что, в общем случае, несколько повысит эффективность работы этой антенно-фидерной системы.
Для кабеля с полиэтиленовой изоляцией длина полуволнового отрезка составит 3,63 метра, а для кабеля с фторопластовой изоляцией 4,4 метра. Необходимо обратить серьезное внимание на защиту раскрыва коаксиального кабеля от атмосферных воздействий. Наиболее просто защиту можно осуществить при помощи быстро твердеющей автомобильной эпоксидной замазки.
Более подробно о вертикальных антеннах можно прочитать в Л.З и Л.4.
Установленная в сельской местности высоко над землей штыревая антенна, даже небольших размеров предназначенная для на Си-Би диапазоне 27-МГц, нуждается в защите от атмосферного электричества. В противном случае может быть поврежден трансивер, подключенный к этой антенне, а оператор может получить электрический удар. Некоторые методы защиты антенн от атмосферного электричества описаны в Л.2 и Л.З.
Григоров И.Н. Рк2005, 2.
Литература :
- Григоров И.Н. Антенны. Городские конструкции. — М.: ИП РадиоСофт, 2003.
- Григоров И.Н. Антенны.Настройка и согласование. — М.: ИП РадиоСофт, 2002.
- Григоров И.Н. Практические конструкции антенн. -М..ДМК, 2000.
- The ARRL Antenna Book. 20-Edinion : published by ARRL, USA, 2003.
www.qrz.ru
433 МГц четвертьволновая антенна: длиннее — лучше?
При расчете длины антенных элементов не забывайте использовать скорость распространения, которая меньше «c», скорости электромагнитного излучения в свободном пространстве. Для фактора скорости 95% — правильное предположение … точное число простых проводов ускользает от меня в данный момент. Кроме того, скорость электромагнитного излучения в коаксиальном кабеле значительно ниже, и она указана для каждого типа коаксиального кабеля. 66% — это правильное предположение. Это имеет огромное значение, если вы пытаетесь настроить длину фидерного кабеля … это не имеет отношения к делу, но стоит знать, все равно.
ОП поинтересовался использованием «более длинного провода», и я хочу предостеречь нас об этом. Йоханнес с превосходством добавил, что ОП действительно начинался с четвертьволнового диполя, который использует фантомную вторую половину (земля, как зеркало), чтобы сделать более подходящую антенну … полуволновой диполь. Правильная ориентация четвертьволнового элемента … исходного провода … была бы НОРМАЛЬНОЙ и ПРЯМОЙ … то есть, чтобы найти то зеркало (землю), от которого оно зависит. Я не знаю, как высоко над землей эта конфигурация должна быть; возможно, Йоханнес может ответить на это.
Что еще более важно, полуволновой диполь прощает неофитов из-за его простой «пончик» (всенаправленная) диаграмма направленности, под прямыми углами и вокруг, к проводу (ам). Другими словами, он связывается с другими антеннами, которые имеют взаимные горизонтальные отношения. Там нет усиления в направлении самого провода … (вертикально).
Принцип «взаимности» говорит, что передающая и приемная антенны используют одну и ту же книгу правил! Ну, это легко принять в ситуациях с низким энергопотреблением, как это.
Если вы начинаете использовать более длинные дипольные антенны, вы инстинктивно ищете более высокий «коэффициент усиления». Это не простая вещь! Вы ДОЛЖНЫ придерживаться правила использования общих длин, которые кратны половине длины волны (уменьшается на коэффициент скорости). Если ваш диполь симметричен, это хорошо для новичков. Суть в следующем: более длинные антенны имеют более высокий коэффициент усиления … но также имеют все более сложные схемы дисперсии / приема; iow «доли». (1 для простого диполя на 1/2 длины волны, 3 для диполя на 3/2 волны … включая оба элемента диполя в этом описании длины) и т. Д. Вы должны ухватиться за эти доли, или вы собираетесь это делать некоторые серьезные царапины на спине, интересно, что происходит. Опять же, то, что хорошо для передатчика, хорошо и для приемной антенны.
Тогда есть отражения и экраны. Хранить вдали от металлических предметов. Посмотрите вверх (люди никогда не смотрят вверх, ха-ха) на любую обычную телевизионную антенну на крыше, и вы увидите один активный диполь (между прочим, горизонтально поляризованный, кстати) и множество отражающих элементов с горизонтальной поляризацией … Антенны УКВ имеют отражатели DIPOLE в РАЗНЫХ длинах. Когда голубь сидел на «Дольше всего» и повредил его, вы можете вспомнить потерю «Канала 2» … если вы достаточно взрослые, чтобы помнить, что люди привыкли зависеть от воздушных волн, а не от кабельного телевидения. просмотр.
askentire.net
инструкции по созданию варианта J и Франклина
Поговорим о двух разновидностях антенн. Обе состоят в некоем родстве, авторы сочли логичным обсудить конструкции в одном обзоре. Речь пойдет о j-pole и антенне Франклина. Рассмотрим внешний вид, предпосылки для выбора, нюансы реализации предпочтенной концепции. Разберёмся, как сделать антенну, постараемся преподнести материал, собранный из многочисленных источников, с комментариями.
J-антенна
Уже писали про упомянутые разновидности антенн. J — исторический предок Франклина, хотя дату изобретения в точности источники не приводят. Указанный тип антенны изобретен немцами – не исключено, фашистами. Известно, что нынешнюю форму конструкция приобрела в 1943 году, изначально создавалась для военных дирижаблей. Именовалась Zeppelin. J – сокращение от длинного слова. Кстати, российским читателям со специализированных форумов, факт генезиса аббревиатуры прекрасно известен, знатоки называют J-антенны дирижаблями.
J-антенна
Смысл устройства: в нижней части вибратора длиною 5/8 волны (точный расчет смотрите ниже) идет согласующая линия. Распределение токов по J-антенне таково, что сопротивление меняется от:
- десятков тысяч Ом в верхней части, где разрыв;
- до нуля в нижней части, где линия замыкается на вибратор.
За счет перемены создаются предпосылки для достижения точного согласования. Если для распространенных среди обывателей антенн приходится изготавливать четвертьволновые трансформаторы, то J соединится со шлейфом напрямую – с навыками настройки изделия. Люди опытные говорят, что лучше пользоваться КСВ-метром, как делают радиоинженеры. Ротхаммель упоминает об использовании для аналогичных целей низковольтного светодиода либо лампочки. Указанное устройство подключается параллельно ненагруженному шлейфу. В идеальной точке подключения свечение ярче, нежели в прочих местах.
До согласования антенну следует возбудить произвольным передатчиком через эфир. Напоминаем, что в радиовещании принята вертикальная поляризация, антенну располагайте должным образом (отвесно). Для согласования достаточен короткий отрезок шлейфа в пределах метра, на конец которого уже подключайте лампочку. Смотрится логично, но Ротхаммель тоже умный малый, не беремся перечить.
Настройка J-антенны ведется сравнительно простым образом, согласно указанным постулатам Ротхаммеля.
Поговорим о внешнем виде антенны и параметрах. Представьте букву U с прямыми углами либо перевернутую букву П. Высота составляет 21502/f см, где f – частота в МГц. Для 300 МГц получается 72 см. Теперь одну ножку срежем до длины 7132/f см, получается примерно четверть волны. Антенна готова. Осталось правильно запитать кабелем. На 671/f см от верхней грани нижней горизонтальной перемычки припаиваем кабель питания жилой на вибратор, экраном на четвертьволновый отрезок. Про выбор места говорили ранее. Каково сопротивление для указанных условий?
J-антенна разработана для связи, поляризация вертикальная. Следовательно, шлейф имеет сопротивление 50 Ом. Получается, что для телевизора антенну следует развернуть горизонтально, пайку вести чуть выше. Как искать точное место стыковки, уже обсудили. Теперь о конструкции.
Оба штыря делаются по традиции из медной трубки. Расстояние в 640/f см дается между ближайшими гранями. Измерения ведите штангенциркулем. Материал для изготовления антенны собственноручно: трубки из тормозной системы авто, старые кондиционеры и холодильники и проч. Допустимо вести пайку, обжимать муфтами, гнуть, паять. Обратите внимание на два момента:
Самодельная антенна J
- Не всегда J-антенна работает в точности, как задумано. Порой хочется чуть изменить частоту. Это актуально для каналов WiFi модемов и роутеров. Для этого франкоязычный канадец с индийскими корнями Питю Наги предлагает каждый из двух штырей оборудовать подстроечными элементами. Что касается короткой линии, на вершине трубки монтируется гайка, куда вкручивается стопорный болт. От силы вкручивания элемента зависят характеристики антенны. На конце вибратора гайка ставится в стенку трубки. Из окончания вытягивается изрядный кусок стальной упругой проволоки. Этим изменяется частота. В месте стыковки проволоки (наподобие телескопической конструкции) возникает отражение сигнала. Потому трубку разорвем небольшим отрезком плотного пластика, оборванные концы соединим линией из прежней трубки половины длины волны. Получится согласующее устройство, своеобразный мостик к антенне Франклина.
- У J-антенны несомненный плюс, помимо указанных для работы на крыше дома. Нижнюю часть заземлите, получится отличный громоотвод. Это не влияет на работу оборудования, зато защитит домашний приемник от грозы. Ловлю каналов возможно не прерывать на время непогоды.
- Учтите, что медь в условиях попадания влаги агрессивна по отношению к прочим металлам. Возникнет электрохимическая коррозия. Только оцинкованная сталь противостоит медному натиску. Возьмите на заметку при выборе крепежа.
Мульти антенна
Сделать антенну самостоятельно по указанной схеме сумеет большинство читателей, согласование ведется относительно простыми методами. Остался вопрос с толщиной трубки, но он не акцентируется в литературе, а подстроечные элементы помогут получить максимальный эффект. Разумеется, нужен сильный источник волны, чтобы провести согласования. Причём не получится использовать вольтметр вместо лампочки, частота относительно высокая. Полагаем, что истинные радиолюбители соберут подстроечный прибор собственными руками из усилителя, выпрямителя и любого индикатора, включая китайские мультиметры.
Усиление J-антенны лучше полуволнового вибратора, по утверждениям очевидцев.
Антенна Франклина
Франклин работал на Маркони, не был президентом США. Однако изобретений в начале 20-го века выдал немало. Среди прочего — подстроечный конденсатор. В 1924 году изобрел знаменитую антенну, по которой сегодня строятся китайские штыри для WiFi. Отличие: равноплечая конструкция лишилась одной половины, а согласующие шлейфы загнулись в катушки. Подобную конструирует ZikValera в выложенном видео. Пример расчета приведен в первом томе Ротхаммеля на странице 232.
Антенна Франклина
Представьте волновой вибратор, с концами, увенчанными двумя согласующими шлейфами, каждый по половине волны. Устройство оканчивается еще одним разорванным вибратором, с плечами, в сумме равными длине волны. В результате получается антенна Франклина, сигнал с устройства снимается по центральной линии, а сопротивление излучения зависит от точки входа шлейфа. Для понимания привели скромный рисунок, где показана антенна Франклина.
Полагаем, что из указанного изображения уже понятно, как согнуть из проволоки нужную форму. Размеры велики, целесообразно антенны Франклина использовать в диапазоне ДМВ и выше, хотя в сети полно конструкций на гораздо более низкие частоты. Приготовьтесь отрядить специальный столб во дворе под конструкцию, либо создать распорки приличной длины на крыше.
У антенны Франклина хорошее усиление (благо, размер немалый) 3,2 дБ. Для указанной на рисунке конструкции в точке подвода шлейфа посередине сопротивление излучения составит 300 Ом. Если добавить по вибратору с каждой стороны, станет 500 Ом. Усиление превысит 5 дБ. Добавим, что ширина линии согласования некритична. К примеру, 7 мм на длине волны 32 см.
Отметим два недостатка конструкции:
- Питание нужно вести в идеале двухпроводной линией, хотя любители паяют кабель, как показано на рисунке. Никто не жалуется.
- Начиная делать антенну собственноручно, убедитесь, что сумеете точно выравнять плечи. Они лежат чётко по одной линии, согласующие участки возможно чуть гнуть (китайцы вообще делают катушки, учитывая индуктивность при изготовлении антенны).
Расчет антенны Франклина не считается простым делом, в исходном виде не всегда получается использовать указанный тип устройств. Рекомендуется копировать китайские модели, измерить которые поможет штангенциркуль. В этом случае самодельная антенна гарантированно показывает хорошие характеристики. Даже на форумах коллинеарные линии не изучены толком. Это явно не лучший путь сделать простую антенну.
vashtehnik.ru
433 МГц четвертьволновая антенна: длиннее — лучше?
При расчете длины антенных элементов не забывайте использовать скорость распространения, которая меньше «c», скорости электромагнитного излучения в свободном пространстве. Для фактора скорости 95% — это правильное предположение … точное число простых проводов ускользает от меня в данный момент. Кроме того, скорость электромагнитного излучения в коаксиальном кабеле значительно ниже, и она указана для каждого типа коаксиального кабеля. 66% — это правильное предположение. Это имеет огромное значение, если вы пытаетесь настроить длину фидерного кабеля … не имеет значения здесь, но стоит знать, все же.
ОП поинтересовался использованием «более длинного провода», и я хочу предостеречь нас об этом. Йоханнес с превосходством добавил, что ОП действительно начинался с четвертьволнового диполя, который использует фантомную вторую половину (земля, как зеркало), чтобы сделать более подходящую антенну … полуволновой диполь. Правильная ориентация четвертьволнового элемента … исходного провода … была бы НОРМАЛЬНОЙ и ПРЯМОЙ … то есть, чтобы найти то зеркало (землю), от которого оно зависит. Я не знаю, как высоко над землей эта конфигурация должна быть; возможно, Йоханнес может ответить на это. Р>
Что еще более важно, полуволновой диполь прощает неофитов из-за его простой «пончик» (всенаправленная) диаграмма направленности, под прямыми углами и вокруг, к проводу (ам). Другими словами, он связывается с другими антеннами, которые имеют взаимные горизонтальные отношения. Там нет усиления в направлении самого провода … (вертикально). Р>
Принцип «взаимности» говорит, что передающая и приемная антенны используют одну и ту же книгу правил! Ну, это легко сделать в ситуациях с низким энергопотреблением, как это.
Если вы начинаете использовать более длинные дипольные антенны, вы инстинктивно ищете более высокий «коэффициент усиления». Это не простая вещь! Вы ДОЛЖНЫ придерживаться правила использования общих длин, которые кратны половине длины волны (уменьшенной на коэффициент скорости). Если ваш диполь симметричен, это хорошо для новичков. Суть в следующем: более длинные антенны имеют более высокий коэффициент усиления … но также имеют все более сложные схемы дисперсии / приема; iow «доли». (1 для простого диполя на 1/2 длины волны, 3 для диполя на 3/2 волны … включая оба элемента диполя в этом описании длины) и т. Д. Вы должны ухватиться за эти доли, или вы собираетесь это делать некоторые серьезные царапины на спине, интересно, что происходит. Опять же, то, что хорошо для передатчика, хорошо и для приемной антенны.
Тогда есть отражения и экраны. Хранить вдали от металлических предметов. Посмотрите вверх (люди никогда не смотрят вверх, ха-ха) на любую обычную телевизионную антенну на крыше, и вы увидите один активный диполь (кстати, как правило, горизонтально поляризованный) и множество отражающих элементов с горизонтальной поляризацией … Антенны УКВ имеют отражатели DIPOLE в РАЗНЫХ длинах. Когда голубь сидел на «Дольше всего» и повредил его, вы можете вспомнить потерю «Канала 2» … если вы достаточно взрослые, чтобы помнить, что люди привыкли зависеть от воздушных волн, а не от кабельного телевидения. просмотр. Р>
ubuntugeeks.com
