Антенна из коаксиального кабеля – Антенны из коаксиального кабеля

Содержание

Антенны из коаксиального кабеля — R3RT

Практические конструкции радиолюбительских антенн

Коаксиальный кабель используется для передачи радиочастотных электрических сигналов. Радиолюбителями применяется для питания антенн, но можно построить и сами антенны из этого кабеля. Так даже небольшие куски, длиной от 2 до 5 метров, пойдут в дело, кстати их можно недорого купить на разного рода «развалах», да и в радиолюбительском хозяйстве найдутся невостребованными такие обрезки, потому что для питания антенн они слишком коротки, а если скручивать их и потом пытаться использовать как «цельный» кабель, то по крайней мере это будет совсем нецелесообразно.

Коаксиальный кабель, по сравнению с медным проводом такой же толщины, который также широко используется радиолюбителями в антенностроении, имеет преимущества. Кабель по цене будет дешевле медного провода, он легче, и, что конечно очень важно, обладает достаточной механической прочностью для построения антенн.

Экранирующую оплётку кабеля можно паять паяльником небольшой мощности (для антенных, зачастую уличных работ — это важно), а внешняя оболочка коаксиального кабеля обеспечивает его многолетнюю работу в условиях атмосферных воздействий, так как она для этого специально была разработана.

ДИПОЛЬНАЯ КОАКСИАЛЬНАЯ АНТЕННА

Антенна, показанная на рисунке 1, является симметричной антенной независимо от её подвеса — вертикального или горизонтального. Оптимальным вариантом питания такой антенны будет питание её через симметрирующее устройство, которое можно сделать из такого же коаксиального кабеля, как и сама антенна.

Наиболее простая антенна из коаксиального кабеля — это обычный вертикальный или горизонтальный диполь (рис.1).

Для питания этой антенны подойдёт коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 или 75 Ом.

В табл. 1 приведены значения длин плеч диполя для диапазонов от 2 до 20 метров.

Вследствие относительно большой толщины антенна обладает достаточно большой широкополосностью в этих диапазонах.

Поэтому, при точном соблюдении размеров, указанных в табл. 1. антенна настройки не требует.

Конструкция простого симметрирующего устройства показана на рисунке 2, а в таблице 2 приведены данные его длин для работы в диапазонах от 2 до 20 метров.

Длины отрезков кабеля симметрирующего устройства указаны для коаксиального кабеля с полиэтиленовым заполнением и коэффициентом укорочения, равным 0,66. Такое симметрирующее устройство подойдёт и для питания дипольных антенн сделанных из обычного провода.

РЕЗОНАТОРНАЯ ДИПОЛЬНАЯ АНТЕННА

Более эффективную резонаторную антенну из коаксиального кабеля можно построить согласно рисунку 3. Эта антенна представляет собой вариант обыкновенного петлевого диполя сделанного из коаксиального кабеля.

Первые упоминания о такой антенне появились в литературе ещё в 50-х годах, очевидно к тому времени можно отнести и изобретение этой антенны. Как и для многих других антенн, имя её изобретателя точно указать не представляется возможным, очевидно, с распространением коаксиального кабеля такая антенна была изобретена практически одновременно и независимо в разных странах.

Резонаторная антенна иногда используется как составная часть некоторых сложных антенн СВЧ-диапазона. Эта дипольная антенна работает как обычный классический петлевой диполь. Длина плеч антенны «С» составляет четверть длины волны. Длина плеч антенны «А» составляет четверть длины волны в коаксиальном кабеле. Отрезки «В», выполненные из короткозамкнутых отрезков коаксиального кабеля, удлиняют плечи антенны «А» до четвертьволновой длины. Отрезки «В» могут быть сделаны из отрезков медного провода.

Полоса пропускания антенны ограничена с одной стороны полосой пропускания диполя образованного частью «С», а с другой стороны полосой пропускания четвертьволнового резонатора «А». Однако, резонаторный диполь имеет работоспособность в полосе частот любительских УКВ и KB диапазонов. Теоретически входное сопротивление резонаторного диполя равно волновому сопротивлению коаксиального кабеля, из которого он сделан. Вот это и позволяет использовать для его питания такой же коаксиальный кабель, как и тот из которого сделана антенна, что еще более увеличивает её универсальность.

Резонаторная антенна является симметричной, и для её питания целесообразно использовать симметрирующее устройство, показанное на рисунке 2. Размеры резонаторной дипольной антенны для работы в диапазонах от 2 до 20 метров приведены в таблице 3.

НЕСИММЕТРИЧНЫЕ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ ИЗ КОАКСИАЛЬНОГО КАБЕЛЯ

Несимметричная вертикальная антенна отличается от симметричной тем, что одно её плечо или часть выполнено отличным образом от другой части, или тем, что на одну из её частей влияние посторонних предметов будет гораздо больше, чем на другую.

Наиболее простая конструкция несимметричной антенны из коаксиального кабеля показана на рис. 4. Здесь вертикальная часть антенны с помощью капроновой веревки может быть подвешена вертикально между двумя опорами — деревьями, мачтами других антенн (рис. 4А), или подвешена наклонно с помощью капронового шнура к одной из опор (рис. 4Б). Противовес штырьевой антенны, сделанной из коаксиального кабеля, может находиться в непосредственной близости от земли. Для вертикальной антенны противовес целесообразно выполнить как показано на рисунке 5.

В данном случае он сделан из четвертьволнового изолятора-резонатора «А», который удлинен до резонансной частоты, необходимой для работы противовеса, отрезком «В». Отрезок «В» можно сделать как из коаксиального кабеля, так и из медного провода. Длины частей «А» и «В» приведены в табл. 4. Таблица с учетом использования коаксиального кабеля с коэффициентом укорочения 0,66.

Вертикальная антенна из коаксиального кабеля, с четвертьволновым резонатором в противовесе, обладает преимущества перед вертикальной антенной с обычными противовесами. Полотно всей антенны получается электрически замкнуто, что делает её работу безопасной во время грозы, четвертьволновый резонатор имеет малое сопротивление для нерезонансных частот, а это обеспечивает дополнительную частотную селекцию при приеме и фильтрацию гармоник в антенной системе при передаче.

Вертикальная антенна из коаксиального кабеля, с одним противовесом, расположенным под углом 90° к штырю имеет сопротивление, близкое к 40 Ом, для изготовления и питания этой антенны подходит кабель с волновым сопротивлением 50 Ом.

Если для питания антенны используется 75-омный коаксиальный кабель, можно согласовать антенну при помощи укорачивающего конденсатора.

ПРОСТАЯ НЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА

Из коаксиального кабеля можно сделать очень простую несимметричную антенну. Впервые в радиолюбительской литературе она была описана W6SA1 в 1956 году. Эта антенна получила название — антенна «Slim cobra». Её различные модификации время от времени появляются в радиолюбительской литературе.

Это чисто радиолюбительская антенна, так как при обзоре достаточно многих источников, не попадались упоминания о её использовании в профессиональной связи.

На рис. 7 показана классическая антенна W6SA1. Она полностью сделана из коаксиального кабеля, на длине кабеля 0,24 длины волны снят экран. Это излучающая часть антенны. На расстоянии 0,27 длины волны от излучающей части на экране выполнен высокочастотный дроссель из 5-7 ферритовых колец. Кольца можно закрепить на кабеле при помощи изоляционной ленты. Проницаемость феррита колец некритична. Этот дроссель может обеспечить работу антенны при подводимых к ней мощностях 100 — 200 Вт. Больший уровень мощности на нижних KB диапазонах, и меньший уровень на верхних. При превышении указанной мощности ферритовые кольца могут перегреться и рассыпаться.

Если все же предполагается работать на больших мощностях, дроссель целесообразно выполнить бескаркасным, намотав 10-20 витков этого же коаксиального кабеля на оправку диаметром 30-60 мм. Но, конечно, такой дроссель более громоздок, чем на ферритовых кольцах.

В однопроводной кабельной антенне длина излучающей части с учетом коэффициента укорочения, равна длине излучающей части классической вертикальной антенны, длина «земли» однопроводной кабельной антенны немного больше длины классического противовеса.

Это связано с тем, что при протекании земляных токов отсутствует коэффициент укорочения, который имеет место в дипольных и несимметричных вертикальных антеннах.

На практике опытным путем выведено, что минимальный КСВ антенны, сделанной из 50-омного кабеля, будет при расположении дросселя на расстоянии 0,27 длины волны.

Антенна может работать в полевых условиях, её можно легко установить в качестве вспомогательной антенны, просто «бросив» из окна верхнего этажа на дерево, или другой дом, при этом антенна не нуждается в настройке.

В таблице 5 приведены размеры антенн для работы в диапазонах от 2 до 40 метров.

КОАКСИАЛЬНЫЕ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ

Основное преимущество антенн коаксиального типа — это расширенная полоса частот, образованная отвесно расположенным коаксиальным кабелем с произвольным волновым сопротивлением. Нижний конец центральной жилы кабеля соединен с системой заземления, а верхний конец центральной жилы припаян к оплетке кабеля.

Схема коаксиальной вертикальной антенны

(Rv — сумма сопротивлений потерь)

Длина кабеля (излучателя) рассчитывается из расчета 1/4λ умноженная на величину коэффициента укорочения кабеля (обычно этот показатель равен 0,66).

L1 = 1/4λ x Vk

Таким образом, получается коаксиальная замкнутая четвертьволновая линия, действующая как параллельный резонансный контур. Радиоволны излучаются только экраном кабеля, но вследствие малого отношения l/d его коэффициент укорочения близок к 0,95, и потому он слишком короток для четвертьволнового резонанса.

Чтобы получить четвертьволновый Groundplane, требуется длину L1 нарастить отрезком L2 до резонансной длины в 1/4λ.

Например:

Используется коаксиальный кабель с коэффициентом укорочения Vk = 0,66. Геометрическая четверть длины волны L1=0,25λ х 0,66 = 0,165λ.

Если для экрана кабеля принять с учетом его отношения l/d коэффициент укорочения V=0,95, то нормальная длина составит L1 + L2 = 0,25λ х 0,95 = 0,2376λ, а длина отрезка L2 = 0,2376λ — 0,165λ = 0,0725λ.

При резонансе встроенный четвертьволновый шлейф не работает из-за очень высокого входного сопротивления (параллельный резонансный контур). Если повысить частоту передатчика, то отрезок L1 + L2 окажется слишком длинным — иначе говоря, на нем появится индуктивная реактивная составляющая. Одновременно станет чрезмерно длинной и короткозамкнутая четвертьволновая коаксиальная линия (шлейф). Линия, превосходящая четверть длины волны, оказывает емкостное действие, и в результате индуктивная составляющая отрезка излучателя и емкостная реактивность четвертьволнового шлейфа взаимно компенсируются, а сопротивление излучению возрастает.

С понижением частоты передатчика происходит обратное: отрезок излучателя становится емкостным, а шлейф — индуктивным, что также приводит к взаимной компенсации реактивных составляющих.

Благодаря такой способности четвертьволновой линии частотная полоса антенны расширяется. Сверху её ограничивают нежелательные изменения диаграммы направленности, а снизу — резкое падение сопротивления излучения.

Благодаря подобной широкополосности длину элементов антенны не обязательно точно выдерживать. Для повышения КПД необходимо очень хорошая система заземления.

DL2FA подробно описал коаксиальные антенны данного типа.

Если коэффициент укорочения коаксиального кабеля равен 0,66, то его геометрическая длина составит 0,25λ х 0,66 = 0,165λ; это длина излучателя, поскольку никакие способы удлинения этого элемента не применялись. Сопротивление излучения этого варианта антенны приблизительно равно 13 Ом. Для достижения высокого КПД антенны сопротивление потерь должно быть тем ниже, чем меньше сопротивление излучения.

Более благоприятные условия создает применение коаксиального кабеля с полувоздушным диэлектриком и коэффициентом укорочения равным 0,82. Тогда длина кабеля L1 = 0,25λ х 0,82 = 0,205λ, с величиной сопротивления уже равной 20 Ом.

Благодаря действию коаксиального четвертьволнового шлейфа входное сопротивление остается активным в широкой области частот, а его величина изменяется вместе с сопротивлением излучения.

С помощью омега-согласующего звена осуществляется согласование с волновым сопротивлением практически любого кабеля.

Типы вертикальных коаксиальных антенн:

а) — укороченная Grondplane;

б) — полноразмерная Grondplane;

в) — сильно укороченная Grondplane, с удлиняющей катушкой L и концевой ёмкостью CD

Коаксиальные антенны можно применять как многодиапазонные. В этом случае следует помнить об изменениях вертикальной диаграммы направленности с переходом от одного диапазона к другому и сопротивления излучения, а также о необходимости подстройки омега-образного звена при переключении диапазонов.

Коаксиальный кабель излучателя нуждается в искусственной или естественной опоре. Идеальным решением была бы изоляционная труба с коаксиальным кабелем внутри. Иногда можно протянуть кабель между двумя высоко расположенными опорными точками (например, на деревьях).

Из разных источников

См. также Антенны КВ

r3rt.jimdo.com

Антенна для цифрового ТВ из кабеля (12 фото)

Самодельная простая антенна для цифрового ТВ из кабеля: фото пошагового изготовления самоделки.

Чтобы принимать телевизионные каналы цифрового телевидения, можно сделать простую самодельную антенну из коаксиального кабеля, на изготовление вы потратите максимум пять минут, самодельная антенна принимает телевизионные каналы не хуже промышленных аналогов.

Изготовление антенны

Для изготовления самоделки, понадобится примерно полметра коаксиального кабеля.

От края кабеля отступаем 5 см и снимаем верхнюю изоляцию.

Затем снимаем изоляцию с центральной жилы кабеля.

Теперь все вместе скручиваем центральную жилу и оплётку.

Затем, отступаем от края со снятой изоляцией 22 см и вырезаем кусочек изоляции длиной 2 см, срезаем также экранированную оплётку с фольгой, при этом не трогаем изоляцию центральной жилы.

От конца разреза отмеряем ещё 22 см и делаем прорез шириной 1 см и снимаем верхнюю изоляцию, а экран кабеля снимать не нужно.

Далее берем конец кабеля, с которого начинали, очень плотно приматываем его к оплётке последнего среза, из кабеля делаем круг.

Антенна готова к приёму цифрового ТВ, подключаем её к цифровой приставке или сразу к телевизору, если в нём есть встроенный цифровой тюнер. Затем направляем антенну на ближайшую телевизионную вышку, опытным путем, вращая антенну.

Антенну рекомендуется разместить на улице за окном, так как стены дома частично глушат высокочастотный сигнал.

Как вариант, можно сделать из пластика или фанеры круг и закрепить на нём петлю.

Настраиваем цифровые каналы на телевизоре.

В этом видео, автор подробно показывает — как сделать эту ТВ антенну из кабеля.

sam-stroitel.com

Антенна из коаксиального кабеля | RUQRZ.COM

Основное преимущество антенн коаксиального типа — расширенная полоса частот, образованная отвесно расположенным коаксиальным кабелем с произвольным волновым сопротивлением. Нижний конец центральной жилы кабеля соединен с системой заземления, а верхний конец центральной жилы припаян к оплетке кабеля.

Длина кабеля (излучателя) рассчитывается из расчета 1/4λ умноженная на величину коэффициента укорочения кабеля (обычно этот показатель равен 0,66).
L1 = 1/4λ x Vk

Таким образом, получается коаксиальная замкнутая четвертьволновая линия, выступающая в качестве параллельного резонансного контура.
Радиоволны излучаются только экраном кабеля, но вследствие малого
отношения l/d его коэффициент укорочения близок к 0,95, и потому он слишком короток для четвертьволнового резонанса.

Чтобы получить четвертьволновый Groundplane, требуется длину L1 нарастить отрезком L2 до резонансной длины в 1/4λ.

Например:

Используется коаксиальный кабель с коэффициентом укорочения Vk=0,66. Геометрическая четверть длины волны
L1=0,25λ х 0,66 = 0,165λ.

Если для экрана кабеля принять с учетом его отношения l/d коэффициент укорочения V=0,95, то нормальная длина составит
L1 + L2 = 0,25λ х 0,95 = 0,2376λ,
а длина отрезка L2 = 0,2376λ — 0,165λ = 0,0725λ.

Благодаря такой способности четвертьволновой линии частотная полоса антенны расширяется. Сверху ее ограничивают нежелательные изменения диаграммы направленности, а снизу — резкое падение сопротивления излучения.

DL2FA подробно описал коаксиальные антенны данного типа.

Несколько более благоприятные условия создает применение коаксиального кабеля с полувоздушным диэлектриком и коэффициентом укорочения равным 0,82. Тогда длина кабеля L1 = 0,25λ х 0,82 = 0,205λ, с величиной сопротивления уже равной 20 Ом.
Благодаря действию коаксиального четвертьволнового шлейфа входное сопротивление остается активным в широкой области частот, а его величина изменяется вместе с сопротивлением излучения.

С помощью омега-согласующего звена осуществляется согласование с волновым сопротивлением любого кабеля.

Что еще почитать по теме:

www.ruqrz.com

для DVB и аналогового сигнала — теория, типы, изготовление

Зигзагообразные активные антенны ДМВ

Для приема телевизионных сигналов в диапазоне ДМВ, особенно в неблагоприятных условиях, необходимо использовать хорошие антенны с антенными усилителями, т. е. активные антенны. Об опыте постройки таких антенн и рассказывает автор публикуемой статьи.

В диапазоне ДМВ применение эффективных антенно-фидерных систем (АФС) для приема сигналов в сложных условиях не потеряло своей актуальности. Относительно малая длина λ этих волн позволяет создавать высокоэффективные антенны при сравнительно небольших размерах.

После длительных экспериментов с разными антеннами за основу была взята известная зигзагообразная антенна , показанная на рис. 1. Конструктивно в классическом виде полотно антенны состоит из двух одинаковых ромбовидных частей, повернутых одна относительно другой на 180°. Следовательно, такая антенна симметрична. Эта особенность допускает применение антенных усилителей (АУ) с симметричным входом и большим усилением, например, пластинчатых усилителей (ПАУ) SWA и др. .

Усиление зигзагообразной антенны зависит от отношения l/λ, а ее входное сопротивление — от отношений l/d и l/λ. Максимальное усиление достигается при длине l = 0,375λ, но при этом оно сильно зависит от диаметра провода.

При l = 0,25λ усиление получается, конечно, меньше, но и зависимость от диаметра провода уменьшается.

При изменении угла α изменяются габариты полотна. Так, если α = 90°, то SH = 2√2l = 2,83l; SE = l√2 = 1,41l, а если α = 120°, то SH = 2l; SE = 1,73l. Это необходимо учитывать при создании сложных АФС (об этом дальше). Основные размеры полотна антенны, например, для 29-го канала сведены в табл. 1. Следует также иметь в виду и то, что с уменьшением диаметра провода и увеличением периметра полотна усиление растет. Кроме того, при выборе более тонкого провода уменьшается парусность антенны.

Различные конструктивные исполнения антенны имеют разные входные сопротивления (табл. 1). Следовательно, необходимы и разные способы согласования симметричного входа полотна с симметричным входом АУ, имеющим входное сопротивление 300 Ом. Они показаны на рис. 2 .

При входном сопротивлении полотна 300 Ом АУ, конечно, можно подключить непосредственно к точкам а — а. Однако для увеличения усиления и направленного действия антенны полотно обычно используют вместе с рефлектором (о нем будет рассказано ниже). Поэтому АУ лучше установить за рефлектором, соединив с полотном симметричной линией с волновым сопротивлением 300 Ом так, как показано на рис. 2,а — для воздушной линии, на рис. 2,6 — для кабеля КАТВ или на рис. 2,в — для кабеля РК-150. В последнем случае оплетки двух отрезков кабеля спаивают одну с другой на концах.

Во всех случаях необходимо учитывать коэффициент укорочения линии К. Для воздушной линии из проводов (рис. 2,а) — К=0,975, для КАТВ (рис. 2,6) — К = 0,8, для кабеля РК-150 (рис. 2,в) — К = 0,75…0,86 в зависимости от типа кабеля.

Наиболее удобно (по мнению автора) использовать полотно с входным сопротивлением 75 Ом. В этом случае для согласования можно применить четвертьволновый согласующий трансформатор из линии с волновым сопротивлением 150 Ом так, как изображено на рис. 2, г. Он образован двумя отрезками кабеля РК-75 длиной 0,25λKn, где n — нечетное число. Коэффициент К равен 0,65789 для кабеля с полиэтиленовой изоляцией. Размеры трансформатора даны по спаянным на концах оплеткам.

Формула для расчета трансформатора известна:

Zтр = √Zвх · Zвых ,

поэтому и получается

Zтр = √75 · 300 = 150 Ом.

Разомкнутый согласующий шлейф, показанный на рис. 2,д, и четвертьволновый трансформатор (рис. 2,е) позволяют согласовать АУ и антенну с входным сопротивлением, равным менее 300 Ом. Для изготовления шлейфа используют графики в . Ориентировочные коэффициенты для расчета шлейфа и параметры четвертьволнового трансформатора указаны в табл. 2. Основное требование для шлейфа — Zл = Zш = 300 Ом. Размеры шлейфа и соединительной линии связаны соотношением А = В + С.

На рис. 2,д представлен способ подключения полотна с Rвх = 100 Ом к АУ с Rвх = 300 Ом, причем В = 0,13λК, а С = 0,09λК. Для подключения используют симметричный кабель КАТВ (SLX-300) или воздушную линию с волновым сопротивлением 300 Ом. Для второго случая отношение (D/d) = 6,11. При использовании провода диаметром 3,569 мм расстояние между осями проводов равно D = 21,8 мм. Для сохранения фиксированного расстояния между проводами вдоль линии размещают несколько поперечных распорок из высококачественных изоляционных материалов, не ухудшающих свойств при воздействии окружающей среды (фторопласт, полиэтилен, органическое стекло). Следует иметь в виду, что, перемещая шлейф в точках в — в и изменяя тем самым размер С, можно добиться более четкого изображения на экране телевизора.

Четвертьволновый трансформатор можно изготовить из трубок диаметром более 10 мм, как на рис. 2,е. При меньшем диаметре зазор между трубками будет очень мал, что затруднит изготовление трансформатора.

Приведем пример расчета полотна для 29-го канала. При Fиз = 535,25 МГц найдем λиз = 300 000/Fиз = 560,48 мм. Если Rвх = 75 Ом и α = 90°, размер стороны ромбовидной части (см. табл. 1) равен l = 0,29λ = 162,5 мм, α (l/d) = 32…75. Следовательно, диаметр провода полотна равен 2,1…5,1 мм. Можно применить полоски шириной 2d, т. е. 4,2…10,2 мм, из меди или дюралюминия.

Отметим, что на всех последующих рисунках размеры даны для 29-го канала. Пересчет на другие каналы не сложен: зная отношение частоты 29-го канала к частоте определяемого канала, известные размеры умножают на это отношение.

Конечно, полотно антенны, кроме ромбовидных частей, может представлять собой и другие формы, например, зигзагокольцеобразную со сплошными металлическими секторами, как показано на рис. 3.

В зависимости от угла β полотно имеет различное входное сопротивление. Например, при β = 90° оно равно Rвх = 100 Ом, а при β = 140° — Rвх = 75 Ом. Это определяет и разные способы согласования полотна с АУ. Так, полотно при β = 90° более широкополосно и согласуется шлейфом в соответстви и с рис. 2, д. При β = 140° антенна будет более узкополосной из-за необходимости применения четвертьволнового согласующего трансформатора по рис. 2, г.

Для изготовления такого полотна используют пластины из латуни толщиной 0,3 мм. С целью уменьшения парусности полотна в каждом секторе сверлят по 15-20 отверстий диаметром 5 мм с равномерным распределением по площади.

Размеры шлейфа для согласования по рис. 2, д следующие: В=60 мм, С=40 мм, отрезки в — с кабеля КАТВ могут быть длиной 224n мм, где n=1,2,3…. Четвертьволновый трансформатор из кабеля РК-75 при согласовании по рис. 2, г может иметь длину 92,18n мм, где n = 1,3,5,7….

По табл. 1 можно выбрать любое полотно из 25 предложенных исходя из наличия материалов или других характеристик.

Диаграмма направленности полотна антенны (без рефлектора) — двухлепестковая вида «восьмерки», поэтому применение рефлектора во всех случаях целесообразно и эффективно, так как улучшает направленные свойства и повышает усиление антенны примерно на 3 дБ при конструктивном исполнении рефлектора, аналогичном полотну. Однако более эффективный способ увеличения усиления антенны примерно на 7 дБ — установка рефлекторной решетки или сетки с мелкими ячейками. Решетка/сетка должна быть сварной и иметь антикоррозионное покрытие. Размеры решетки/сетки должны быть на 5…10 % больше вертикального (Sн) и горизонтального (SE) размеров полотна.

Решетку/сетку располагают на расстоянии h=100…50 мм позади полотна в зависимости от принимаемого канала (21-69). Значение h влияет на входное сопротивление полотна и может служить дополнительным способом улучшения согласования всей АФС. Изменяя h при размещении решетки на резьбовых шпильках, добиваются более четкого изображения с наименьшим уровнем шумов («снега») на экране телевизора.

Использование рефлекторной решетки/сетки изменяет диаграмму направленности антенны, превращая ее в узкую однолепестковую. В результате прием со стороны рефлектора значительно ослаблен, что повышает помехозащищенность АФС.

Еще большего увеличения направленного действия и усиления антенны можно добиться, если применить синфазное включение двух и более полотен — синфазные решетки. Это позволяет принимать передачи на значительном расстоянии и в сложных условиях. Такие антенны представляют собой несколько параллельно включенных полотен, разнесенных по горизонтали или (и) по вертикали в одной плоскости.

Для примера на рис. 4 представлено синфазное включение двух полотен с входным сопротивлением 150 Ом, разнесенных по вертикали. Изображенное на рису

electric-idea.ru

Антенны из коаксиального кабеля ( окончание ) CAVR.ru

Рассказать в:

АНТЕННЫ ИЗ КОАКСИАЛЬНОГО КАБЕЛЯ.

(Окончание, начало в «РК» 01-2001).

«j»- АНТЕННА ИЗ КОАКСИАЛЬНОГО КАБЕЛЯ.

«j» — антенна построенная на основе двухпроводной линии передачи широко известна и популярна среди радиолюбителей. На рисунке 8 показан вариант такой антенны, сделанной из коаксиального кабеля. В этой антенне излучающий вибретор имеет резмеры в половину длины волны. Полуволновый вибратор имеет большее усиление чем четвертьволновый, но и входное сопротивление у него высоко — несколько килоом. Для его питания нужен четвертьволновый коаксиальный резонатор, сделанный из того же кабеля, что и сама антенна. При согласованном питании четвертьволнового резонатора коаксиальным кабелем на открытом конце коаксиального резонатора будет высокое напряжение, которым питают полуволновый вибратор Для этого на четвертьволновый резонатор подают питание коаксиальным кабелем в точке, где его входное сопротивление равно волновому сопротивлению кабеля.

Если для антенны использовать однотипный 50-омный кабель, её можно выполнить сразу согласно рисунку 8.

В этом случае антенна практически не требует настройки. В таблице 6 приведены размеры коаксиальной «j»-антенны для диапазонов 2-40 метров, при выполнении антенны из кабеля с коэффициентом укорочения 0,66.

Единственный недостаток антенны — это необходимость перпендикулярного расположения частей резонатора относительно антенны или кабеля, как показано на рисунке 8. При выполнении антенны для высокочастотных диапазонов 2-15 метров, можно сделать механическое закрепление части «В» перпендикулярно основанию антенны, что позволит для подвеса антенны использовать только одну оттяжку.

При большом КСВ в фидере питания антенны подбирают длины частей «А» и «В*. Причиной высокого КСВ может быть некачественный кабель, используемый как материал для антенны, коэффициент укорочения которого не равен 0,66, а также подвес антенны в окружении токопроводящих предметов.

Поскольку четвертьволновый резонатор, через который питается вибратор замкнут, эта антенна не накапливает статического электричества. За счет четвертьволнового резонатора обеспечивается дополнительная избирательность антенны при работе на прием и фильтрация гармоник при передаче. Длина вибраторе коаксиальной «j»-антенны может быть кратна половине длины волны.

На коаксиальном кабеле питания желательно сделать дроссель из 5-7 ферритовых колец сразу в месте подключения кабеля к четвертьволновому резонатору (рисунок 8А). Такой же высокочастотный дроссель полезно установить на выходе четвертьволнового резонаторе.

ДВУХДИАПАЗОННЫЕ АНТЕННЫ ИЗ КОАКСИАЛЬНОГО КАБЕЛЯ.

Конструкция достаточно простого двухдиапазонного диполя из коаксиального кабеля показана на рисунке 9.

Общая длина плеча диполя равна примерно четверти волны нижнего диапазона. При работе на верхнем диапазоне четвертьволновый резонатор «В» отключает удлиняющую часть»С», работающую на низкочастотном диапазоне.

Настройка антенны достаточно трудоемка. Сначала настреивают антенну на верхнем диапазоне, путем подборе длины части «А». Подбором длины «С» настреивают в резонанс антенну на нижнем диапазоне. Длины частей антенны показаны на рисунке 9. Размеры «С» могут отличаться от приведенных в сторону увеличения.

Хотя теоретически, по такому принципу можно делать антенны для трех и более диапазонов, на пректике они применяются редко из-за сложностей, возникающих в процессе их настройки. Обычно встречаются описания таких антенн на кратные диапазоны 10/20, 20/40 метров.

Используя описанный выше принцип включения в полотно антенны четвертьволнового резонатора, можно построить и двухдиапазонную вертикальную антенну из коаксиального кабеля (рисунок 10).

Верхняя часть антенны сделана по размерам, указанным на рисунке 9, четвертьволновый противовес для верхнего диапазона выполнен отдельно, а противовесом для нижнего диапазона служит оплетка коакси-ального кабеля, на которую на расстоянии 0,27 длины волны надеты 5 ферритовых колец.

Достаточно простую вертикальную антенну из коаксиального кабеля для работы на 2 и 10 метров можно сделать по рисунку 11.

Антенна для 2- метрового диапазона представляет собой широкополосной вибратор, образованный четырьмя проводниками, которые выполнены из коаксиального кабеля со снятой оплеткой. Вибраторы антенны и противовесы спаяны между собой для расширения широкополосности антенны. Вибратор на 10 метров также сделан из коаксиального кабеля со снятой изоляцией. Противовесом при работе на 10 метрах служит оплетка кабеля, на которую на расстоянии 2,7 метра от вибратора надеты 5 ферритовых колец. Для увеличения механической прочности антенны вибраторы и противовесы диапазона 2 метра замотаны изолентой совместно с коаксиальным кабелем.

Возможно придется подобрать длину вибратора в диапазоне 10 метров для достижения минимального КСВ. Для выполнения антенн согласно рис. 9 — рис.11 можно использовать коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 или 75 Ом.

Григоров И.Н.

Литература :

1. hans tscharner, hb9xy «bazooka» dx- antenna on qrp. ii oqi.- №30, vol. 8, 1997. — p. 22-23.

2. j.heys (g3bdq). the slim cobra. practical wireless. august 1995, p. 28-29.

Раздел: [Антенны и усилители к ним]
Сохрани статью в:
Оставь свой комментарий или вопрос:

www.cavr.ru

УКВ рамочная антенна из коаксиального кабеля

Антенны

Главная Радиолюбителю Антенны

Рамочные антенны делают иногда из оплётки коаксиального кабеля. Один из вариантов подобной антенны есть во второй части моей книги «Антенны КВ и УКВ». Он имеет не только много плюсов (дешевизна, широкая полоса, быстрота изготовления), но и минус.

Входное сопротивление круглой или квадратной рамки — около 120 Ом, а фидер обычно имеет волновое сопротивление 50 Ом. Вариантов согласования в данном случае всего два. Можно растянуть рамку в узкий прямоугольник с соотношением сторон 1:2. Только при такой форме она имеет входное сопротивление 50 Ом. Однако это решение неудобно с конструктивной точки зрения. А при более привычной и удобной форме рамки (круг, квадрат) для согласования надо применять согласующее устройство. Это тоже не украшает конструкцию из-за необходимости вводить дополнительные элементы.

В статье приведено описание удобного конструктивного варианта выполнения рамки и её согласующего устройства (на входное сопротивление 50 Ом) из одного цельного куска коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом.

Идея заключается в том, чтобы использовать в качестве согласующего устройства λ/4 отрезок коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, который трансформирует 120 Ом в 50 Ом. А из такого же кабеля сделать и саму рамку антенны.

Рис. 1

Получившаяся конструкция показана на рис. 1. Антенну делают из куска кабеля 75 Ом (например, RG-59, как на этом рисунке). Длину его выбирают из следующих соображений.

Электрический периметр самой рамки должен быть 1,03… 1,05λ — на УКВ требуются повышенные значения коэффициента удлинения из-за большого (относительно длины волны) диаметра проводника рамки. Но в нашем случае он сверху покрыт довольно толстым слоем пластика (внешняя изоляция), который оказывает заметное укорачивающее действие и компенсирует коэффициент удлинения. Поэтому физический периметр рамки из кабеля получается около 1λ.

Небольшие неточности (например, из-за разброса диэлектрической проницаемости изоляции кабеля) не страшны. Полоса пропускания антенны получится большой, и это прощает небольшие погрешности при её изготовлении.

Электрическая длина согласующего отрезка должна быть Я/4. А физическая — в коэффициент укорочения Кук (внутренний, из паспорта кабеля) раз меньше. Полная длина отрезка кабеля
равна сумме вышеупомянутых длин. Например, для RG-59, у которого коэффициент укорочения 0,66, полная длина составит 1λ+0,66λ/4=1,165λ.

Изготавливают эту антенну так. Отрезают кусок коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом — его длина должна быть немного больше рассчитанного выше значения. На его верхнем конце оплётку срезают на длину несколько миллиметров, а центральный проводник оголяют.

От разделанного верхнего конца отступают ровно на одну длину волны, и в этом месте аккуратно вскрывают внешнюю изоляцию кабеля, не повреждая оплётку, так, чтобы её фрагмент был доступен для пайки. В этом месте к оплётке припаивают центральный проводник верхнего конца, и это соединение гидроизолируют (например, термоклеем). Получившейся петле придают форму круга или квадрата.

Нижний конец кабеля подключают либо непосредственно к антенному гнезду трансивера с выходным сопротивлением 50 Ом, либо к основному фидеру с волновым сопротивлением 50 Ом.

По вышеописанному рецепту была изготовлена измерительная антенна на частоту 290 МГц (λ=1,03 м) из отрезка коаксиального кабеля RG-59 длиной 1,2 м (1,165λ). Зависимость КСВ этой антенны от частоты показана на рис. 2.

Рис. 2

Полоса по уровню КСВ

Изготовление описанных УКВ рамочных антенн (любительские УКВ-диапазоны, Wi-Fi, GPS, PMR и тому подобное) потребует всего полчаса времени и небольшие затраты на приобретение кабеля, разъёма и термоклея.

Автор: Игорь Гончаренко г. Бонн, Германия

Дата публикации: 30.09.2013

Мнения читателей

Анатолий. / 15.03.2016 — 16:10
Кто мне высчитает на 145мг в сантиметрах
константин / 06.06.2014 — 08:43
работает нормально.пробовал разные варианты подпайки оплетки.еще по зиме сделал несколько таких колечек — мне потребовалось разные диапазоны частот. плохо,что украли нехорошие люди плавный делитель — сложно без него точно подобрать размеры кто еще пробовал чиркните как у вас получилось + на каких частотах. очень сейчас нужно!
Сергей / 08.05.2014 — 14:15
Я в радио больше пол-ста лет. Что сказать — молодец автор !

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

www.radioradar.net

Магнитные антенны из коаксиального кабеля

Магнитная рамочная домашняя антенна – отличная альтернатива классическим наружным. Такие конструкции позволяют передавать сигналы до 80 м. Для их изготовления чаще всего применяют коаксиальный кабель.

Классический вариант магнитной рамочной антенны

Рамочная магнитная установка – подтип малогабаритных любительских антенн, которые могут быть установлены в любой точке населенного пункта. При одинаковых условиях рамки показывают более стабильный результат, чем аналоги.

В домашней практике используют наиболее удачные модели популярных производителей. Большинство схем приведено в любительской литературе радиотехников.

Магнитная рамочная антенна из коаксиального кабеля в помещении

Сборка антенны своими руками

Материалы для изготовления

Основным элементом является коаксиальный кабель нескольких типов, длиной 12 м и 4 м. Для сооружения рабочей модели также нужны деревянные планки, конденсатор 100 пФ и коаксиальный разъем.

Сборка

Магнитная рамочная антенна сооружается без специальной подготовки и знания технической литературы. Придерживаясь порядка сборки, можно с первого раза получить рабочее устройство:

деревянные планки соединить крестом;
в дощечках пропилить канавки, глубиной соответствующие радиусу проводника;
на планках у основания креста просверлить отверстия для закрепления кабеля. Между ними вырезать три канавки.

Точная выдержка размеров позволяет соорудить конструкцию с высоким приемом радиочастот.

Форма магнитных рамок

Магнитная антенна из коаксиального кабеля – петля из проводника, которая подключается к конденсатору. Петля, как правило, имеет вид круга. Это обусловлено тем, что такая форма повышает эффективность конструкции. Площадь этой фигуры наибольшая по сравнению с площадью других геометрических тел, следовательно, и охват сигнала будет увеличен. Производители товаров для радиолюбителей выпускают именно круглые рамки.

Установка конструкции на балконе

Чтобы приборы работали на конкретном диапазоне волн, сооружают петли различных диаметров.

Существуют также модели в виде треугольников, квадратов и многоугольников. Применение таких конструкций обусловлено в каждом конкретном случае разными факторами: расположение устройства в комнате, компактность и др.

Круглые и квадратные рамки считаются одновитковыми, т.к. проводник не скручен. На сегодняшний день специальные программы типа KI6GD позволяют рассчитывать характеристики только одновитковых антенн. Этот вид неплохо зарекомендовал себя для работы на высокочастотных диапазонах. Главным недостатком их является крупногабаритность. Многие специалисты стремятся к работе на низких частотах, поэтому магнитная рамочная установка так популярна.

Проведенные сравнительные расчеты нескольких схем с одним, двумя и более витками, при аналогичных условиях эксплуатации показали сомнительную эффективность многовиточных конструкций. Увеличение витков максимально целесообразно исключительно для уменьшения габаритов всего устройства. К тому же для реализации данной схемы необходимо повышение расхода кабеля, следовательно, неоправданно увеличивается стоимость самоделки.

Полотно магнитной рамки

Для максимальной эффективности работы установки необходимо добиться одного условия: сопротивление потерь в полотне рамки должно быть сопоставимо с величиной сопротивления излучения всей конструкции. Для медных тонких трубок это условие легко выполняется. Для коаксиальных кабелей большого диаметра такого эффекта добиться сложнее из-за высокого сопротивления материла. На практике применяются оба типа конструкций, т.к. другие типы работают намного хуже.

Приемные рамки

Если устройство выполняет исключительно функцию приемника, то для ее работы можно использовать обычные конденсаторы с твердыми диэлектриками. Приемные рамки для уменьшения габаритов выполняют многовиточными (из тонкой проволоки).

Для передающих приборов такие конструкции не подходят, т.к. действие передатчика будет работать на нагрев установки.

Оплетка коаксиального кабеля

Оплетка магнитной рамки дает больший КПД, чем медные трубки и утолщение диаметра проводника. Для домашних экспериментов не подойдут модели в черной пластиковой оболочке, т.к. она содержит большое количество сажи. Во время работы металлические части при сильном нагреве оболочки выделяют вредные для человека химические соединения. К тому же эта особенность снижает сигнал передачи.

Коаксиальный кабель SAT-50M производства Италии

Этот тип коаксиального кабеля подходит исключительно для антенн большого размера, т.к. их сопротивление излучения проводника полностью компенсирует входное сопротивление.

Воздействие внешних факторов

Благодаря физическим свойствам коаксиальных кабелей, антенны не подвержены воздействию температуры и осадков. Негативным последствиям поддается лишь оболочка, создаваемая внешними факторами – дождем, снегом, льдом, т.к. вода имеет большие по сравнению с кабелем потери на высоких частотах. Как показывает практика, использовать такие конструкции на балконах можно в течение нескольких десятков лет. Даже при сильных морозах не наблюдается значительного ухудшения приема.

Для повышения приема магнитные приборы из коаксиального кабеля лучше размещать в помещениях или местах уменьшенного воздействия осадков: под козырьками крыш, на защищенных частях открытых балконов. Иначе устройство будет работать в первую очередь на нагрев окружающей среды, и только потом на прием и передачу сигналов.

Главным условием стабильной работы является защита конденсатора от внешних воздействий – механических, погодных и т.д. При длительном воздействии внешних факторов из-за высокочастотного напряжения возможно образование дуги, что при перегреве быстро приводит к отпайке от схемы или выходу из строя данной детали.

Рамки для высокочастотных диапазонов выполняют горизонтальными. Для низкочастотных, при высоте более 30 м, целесообразно сооружение вертикальных конструкций. Для них высота установки не влияет на качество приема.

Расположение устройства

Если данный механизм будет расположен на крыше, то необходимо предусмотреть одно условие – эта антенна должна быть выше всех остальных. На практике добиться идеального размещения зачастую невозможно. Магнитная рамочная установка достаточно неприхотлива к близкому расположению сторонних предметов и сооружений – башен вентиляции и т.д.

Правильным будет расположение на крыше сердечником вдаль так, чтобы не было поглощения сигнала большими моделями. Ввиду этого при установке на балконе снижается ее КПД. Такое расположение оправдано в тех случаях, когда обычные приемники работают некорректно.

Синхронизация рамки и кабеля

Согласование деталей достигается размещением индуктивной петли малых размеров в большую. Для симметричной связи в прибор включают специальный симметрирующий трансформатор. Для несимметричной – подключение кабеля напрямую. Заземление антенны производят в месте крепления шлейфа к основанию большого круга. Деформация шлейфа помогает добиться более точной настройки прибора.

Модификация устройства из коаксиального кабеля

Плюсы и минусы устройства

Преимущества

низкая себестоимость;
простота монтажа и обслуживания;
доступность исходных материалов;
установка в небольших комнатах;
долговечность устройства;
эффективная работа вблизи других радиоприборов;
отсутствие особых требований для достижения качественного приема (такие устройства работают стабильно и летом и зимой).

Недостатки

Главным недостатком является постоянная подстройка конденсаторов во время смены рабочего диапазона. Уровень помех уменьшается поворотом конструкции, что во время работы бывает крайне затруднительно из-за геометрических форм и расположения деревянных дощечек. Из-за излучений на близком расстоянии происходит передача информации с магнитных лент (во время включения магнитофона) на устройства с катушками индуктивности (телевизоры, радио и т.п.) даже при выключенных антеннах. Уровень наводок можно уменьшить за счет изменения расположения прибора.

Во время работы нельзя прикасаться к металлическим частям, из-за сильного нагрева можно получить ожоги.

Делаем сами. Видео

Как сделать широкополосную активную антенну своими руками, можно узнать из этого видео.

Магнитная рамочная антенна является наиболее целесообразным бюджетным решением для домашнего использования. Главные преимущества – работа на разных частотах, простота сборки и компактность. Хорошо выполненный прибор может получать и передавать отличный сигнал на достаточно большое расстояние.

Оцените статью:

elquanta.ru