Магнитная антенна на 144 мгц своими руками
Добавил пользователь Skiper Обновлено: 04.10.2024
Времена для радиолюбителей настали непростые. Петля всё туже и туже затягивается на дряхлеющей шее современного коротковолновика. Индустриальные эфирные шумы ставят окончательный крест на желании услышать дальнюю редкую станцию в городе. Крыши иных новых домов становятся недоступными; мембранные инверсные покрытия не то что не предполагают никаких конструкций - по ним ходить нельзя!
Противостоя вышеуказанной петле безысходности)) соорудил свою петлю, магнитную, которая работает и на балконе (и на крыше наверное можно найти ей место при желании - габариты и вес позволяют). Антенна больше для приема подходит, но на некоторых диапазонах вполне "строит" и на передачу.
Исходные предпосылки.
Антенна в виде рамки с конденсатором представляет собой резонансный контур с индуктивной связью с входом трансивера. Резонансные свойства самой антенны хороши тем, что в Q раз усиливается полезный сигнал, а в корень квадратный из Q усиливаются шумы в полосе пропускания. Таким образом осуществляется селекция полезного сигнала непосредственно в антенне, улучшается отношение сигнал/шум.
Прямая (без усилителя) индуктивная связь позволяет привести резонанс антенного контура ко входу приемника, избежав таким образом возможного несогласования по входу (прием на снижение и т.п.). Частичное включение в контур согласует низкое выходное сопротивление трансивера на передачу с высоким сопротивлением излучающего контура.
Однако, в обычной реализации для перестройки антенны по диапазонам потребуется конденсатор переменной емкости. Моторчик. Сибирь. Мороз -30. В ввысь, в темноту наверх уходят замерзшие провода со свисающими сосульками. Наверное целесообразно будет придумать подогрев и предусмотреть герметичность конструкции, чтобы обеспечить, там наверху, работу привода переменной емкости в разных погодных условиях. Получаются "танцы с бубнами".
Чтобы упростить конструкцию можно попробовать ограничится постоянным конденсатором на один диапазон. При добротности антенны Q=100, на 7 МГц получим полосу пропускания около ста килогерц. На 14 МГц соответственно -двести. На 3,5, правда, полоса будет уже, но там можно определиться с предпочтением и выбрать телеграфный участок (CW), или SSB.
В предлагаемой вашему вниманию конструкции на каждой траверсе общей длинной 5,1м расположены фактически две антенны: горизонтальной и вертикальной поляризации, сдвинутые друг относительно друга на 80мм по траверсе. Короткая траверса позволяет обходиться без всевозможных расчалок и распорок, которые создают достаточно большую парусность конструкции антенны. Общий вид всей антенны на первой фото.
Сразу хочу поблагодарить автора самой антенны – Дмитрия RA3AQ, генератора конструкторских идей Сергея RT5D (ex RA3WND) и коллег по команде RW3WR, которые морально поддерживали проект. Могу заметить, изготовление антенны заняло два месяца, приобретение и подготовка материалов больше года.
2. Антенна
Для фиксации труб были использованы усиленные хомуты
Скрепки от стиплера толщиной 0,5мм. на концах труб меньшего диаметра компенсируют разность внутреннего диаметра внешней трубы и внешний диаметр внутренней трубы.
Разметка расстояний между элементами выполнена по методике описанной Михаилом R3BM.
Сквозные отверстия выполнены с помощью вертикального сверлильного станка и обычного уровня. От точности вертикального сверления сильно зависят расстояния между концами элементов собранной антенны.
Следующий этап, изготовление изолятора для петлевого вибратора и некоторая технология сборки узла вибратора.
Эскиз изолятора с размерами.
После сборки этой части в концах вибратора просверливаются отверстия диаметром 3мм насквозь с изолятором. Далее, кончики вибратора по очереди сдвигаются, и более толстым сверлом рассверливаются отверстия в самом изоляторе для шляпок винтов, которыми будут крепиться центральная жила и оплетка кабеля.
После установки винтов, со стороны траверсы, их шляпки в изоляторе надо залить эпоксидным клеем или клеем из клеящего пистолета. Хочу заметить, лишние миллиметры выводов от кабеля могут сместить частоту антенны заметно ниже 144,0 МГц. Поэтому, их длину надо делать как можно короче или учесть размеры при изготовлении самого петлевого вибратора. Для фиксации изолятора с вибратором на траверсе можно использовать винт длинной 55мм через боковые отверстия изолятора или вытяжные заклёпки.
Для крепления элементов через траверсу в качестве изолятора использовались внешние оболочки отечественных кабелей. Для 10мм элементов антенны в траверсе сверлится отверстие сверлом 12мм. Перед установкой элементов с изоляторами в траверсу каждое отверстие необходимо обработать, т.е. снять заусенцы с внешне и внутренней поверхности отверстия. В качестве изолятора для 10мм элементов хорошо подходит оболочка кабеля РК75-9-12. По технологии сборки лучше надеть изолятор на трубку, а затем ввернуть элемент в траверсу. За счет небольшой разницы в диаметрах отверстий элемент будет надежно закреплен в траверсе. (См. фото ниже)
Для 7мм элементов в качестве изолятора применена оболочка кабеля РК75-7-11. Отверстия в траверсе сверлятся сверлом 9мм. В этом случае сначала установить кусочек изолятора, длинной 45-50мм в траверсу. См. фото.
Чтобы элемент был надежно закреплен в изоляторе, на середину элемента лучше намотать ПВХ изоленту в один слой, с перехлестом, а потом вставлять элемент в изолятор. Перед установкой элемента в изолятор эту часть изоленты немного натереть мылом. Старый способ, но работает отлично. Выровнять длины элементов с каждой стороны траверсы. Через некоторое время элемент надежно зафиксируется в изоляторе. Лишние кусочки изолятора с каждой стороны траверсы можно удалить.
Подключение и крепление кабелей питания антенн показан на фото см. ниже.
Непосредственно у вибраторов под кабели установлены небольшие площадки, 40х20мм, высотой около 10мм. Это необходимо для выравнивания высоты подключенного кабеля к вибратору и более надежной фиксации места подключения. Кабели на траверсе закреплены нейлоновыми стяжками и бандажом из 2мм арамидного троса. От атмосферных осадков и солнца эта часть закрыта двумя слоями изоленты ПВХ.
Для устранения влияния вертикальных стоек на антенны вертикальной поляризации все стойки состоят из трех частей. Верхняя и нижняя части по 1м из стеклопластиковых труб диаметром 42мм, стенка 4мм. Средняя часть из трубы диаметром 50мм стенка 1.5мм (все трубы, используемые в конструкции - дюраль Д16т).
Что бы край пластиковой трубы не деформировался, при затягивании хомутов под площадку, в месте крепления антенны, установлены две накладки, изготовленные из трубы, внутренний диаметр которой равен 42мм. Дополнительно внутрь вставлены куски труб (длинной около 10 см.) с внешним диаметром 36мм. (см. фото и чертеж ниже).
Для стыковки пластиковых и дюралевых труб изготовлен переход из трубы диаметр 50мм стенка 4мм.
Все разъемные соединения герметизированы термоусадкой с внутренним клеящим слоем.
Узел элевации состоит из трех основных сварных частей,
перемычки, к которой крепится подвижная часть актуатора,
двух подшипников (внутренний диаметр 60мм)
и усиленного актуатора 18”
Узел элевации в собранном виде
Окончательные размеры элементов антенны рассчитывались с учетом бум коррекции по таблице DL6WU. Т.к. кабели питания антенн в данной конструкции проходят в непосредственной близости с рефлекторами антенн их влияние на рефлектор можно расценивать как увеличение диаметра траверсы, что потребует дополнительного увеличения длины рефлекторов антенн. Лучше изначально заготовку рефлектора увеличить на 20мм. относительно расчетной, а окончательный его размер определится при настройке каждой антенны.
Антенны настраивались с помощью анализатора АА-230 PRO, но можно и с помощью обычного КСВ-метра. При настройке антенна располагалась вертикально. Достаточно 1,5-2 метра от поверхности земли рефлектором вниз.
Расстояния между антеннами по горизонтали и вертикали одинаковы и равны 3,25м (рекомендация Дмитрия RA3AQ).
Антенна эксплуатируется уже больше года. За это время проведено боле 700 связей через луну с более чем 450 инитами (различными позывными). Использую антенный усилитель конструкции RW3AZ установленный на макушке мачты. Регулярный контроль КСВ антенн в разных погодных условиях показал завидную стабильность КСВ как для H так и V поляризаций.
У Вас недостаточно прав для добавления комментариев.
Возможно, Вам необходимо зарегистрироваться на сайте.
X-200 - это двухдиапазонная (144/430) коллинеарная антенна с круговой диаграммой направленности и высоким коэффициентом усиления.
Первая такая антенна была изготовлена в конце 90х и даже до сих пор работает.
Антенна изготовлена полностью (включая все катушки) из сплошного медного провода диаметром 2мм без промежуточных паек. Все катушки бескаркасные. Конденсатор С1 выполнен из отрезка коаксиального кабеля SAT-703 длиной 2см - он для возможности работы системы на 70см диапазоне. Конденсатор С2 - воздушный, подстроечный - им и производим настройку антенны.
Ну, с электрической частью все понятно - перейдем к технической реализации.
Силовую нагрузку нес деревянный черенок от лопаты (только несколько мощнее, чем в магазинах продают).
К нему на изоленту (сейчас вопрос можно решить красивее, безусловно) несильно (чтоб не пережать) приматывалась стеклопластиковая удочка, внутрь которой и помещалось все, что было намотано непосильным трудом, т.е. сама антенна, проложенная поролоновыми прокладками от дребезга со всеми катушками (кроме L4 и конденсаторов).
В черенке на 5см ниже катушки L4 перпендикулярно, но с разницей по высоте в 5мм было просверлено два сквозных отверстия - для будущих противовесов. Вставлялись и пропаивались противовесы. Схематично их крепление можно увидеть ниже
Схема крепления противовесов (вид сверху)
Далее, в районе L4 и перемычки на противовесах устанавливался уголок с закрепленным разъемом SO-239 и к нему производилось крепление всех необходимых элементов.
В первую очередь, нужно настроить параллельный контур C1/L4 на среднюю частоту 70см диапазона - именно он позволяет питать всю конструкцию на этих частотах. Место отвода в L4 определяет коэффициент трансформации. Ну, если нечем проверить, то оставьте, как есть. Я тоже это ни разу не проверял, т.к. в то время и нечем было.
Я производил настройку лишь по показаниям КСВ-метра прямо в помещении, поместив антенну горизонтально. Высокие потолки позволяли это сделать. Настройка производится вращением ротора С2. Нужно отметить, что если не удается "сходу" получить нужные показатели по согласованию одновременно в обоих диапазонах, нужно подобрать отвод от катушки L4.
В итоге, я получил очень хорошие показатели по согласованию:
После настройки, сверху на узел согласования была надета пустая бутылка из-под "Спрайта", которая предохраняла все открытые части от влаги. Спустя 10 лет эта бутылка утратила свой зеленый цвет.
Практическая работа в эфире показала полную работоспособность системы, в т.ч. и в сравнении с фирменными продуктами. В связи с чем и повторялась эта конструкция неоднократно. Тем более, что коэффициент ее повторяемости очень высок при указанной технологии ее изготовления.
Первая антенна была построена по схеме DF9IV. При диаметре около 2 м и такой же длине петли питания, выполненной из коаксиального кабеля, она очень хорошо работала на прием, но откровенно плохо на передачу, КСВ достигал 5-6.
Рабочая полоса по приему (на уровне –6 дБ) порядка 10 кГц. При этом она отлично подавляла электрические помехи, при определенной ориентации в пространстве подавление мешающей станции легко получалось более 20 дБ.
После некоторых размышлений я пришел к выводу, что причиной высокого КСВ является использование возбуждающим элементом внутреннего проводника с его относительно небольшим диаметром. Было принято решение внутренний проводник не использовать вовсе, оставив его в виде не замкнутого витка.
Теперь собственно о результатах: 1) КСВ около 1,5. 2) Все корреспонденты отмечали снижение (от 1 до 2-х балов) уровня моего сигнала, по сравнению с тем, с которым они меня обычно слышат на диполь.
Я испробовал, пожалуй, все доступные мне варианты, применял подключение только статорных пластин, соединяя два КПЕ последовательно, применял конденсаторы из коаксиального кабеля, высоковольтные конденсаторы
– все это заканчивалось одним – пробоем. Не попробовал я только вакуумные конденсаторы, остановила их непомерно высокая стоимость.
И вот здесь пришла идея использовать ёмкость по отношению к внешнему экрану незадействованного внутреннего проводника. Попытка рассчитать необходимую длину кабеля по известной погонной ёмкости кабеля, не привела к достоверным результатам, поэтому был использован метод постепенного приближения.
Пробои полностью прекратились, антенна сохранила все основные параметры классической магнитной рамочной антенны, но стала однодиапазонной.
Основные результаты следующие: 1) КСВ порядка 1,5 (зависит от длины и формы питающей петли). 2) Магнитная антенна заметно проигрывает диполю (описан выше) при сопоставимой высоте подвеса. Опыты проводились в диапазоне 80 м.
Заняться дальнейшими опытами с магнитными антеннами меня подтолкнули статья К. Ротхаммеля во втором томе его книги, посвященная магнитным рамкам, и статья Владимира Тимофеевича Полякова о рамочно-лучевой или настоящей ЕН антенне, а для понимания процессов, происходящих в антеннах и вокруг них, оказалась очень полезной статья о ближнем поле антенн.
После прочтения статьи о рамочно-лучевой антенне у меня родилось несколько многообещающих проектов, но в настоящее время испытан только один, о нём и пойдёт речь. Схема антенны изображена на рисунке, внешний вид – на фото:
Можно на эту же антенну посмотреть иначе: катушка, включенная в середину диполя, как бы удлиняет его до необходимых размеров, и вместе с тем лучи, включенные параллельно настроечному конденсатору, обладают собственной емкостью (при указанных размерах порядка 30 — 40 пФ) и входят в общую ёмкость настроечного конденсатора.
Контур, образованный внутренним проводником и конденсатором, кроме того, что повышает уровень сигнала на приеме приблизительно вдвое, по видимому, сдвигает фазу тока собственно рамки, и обеспечивает необходимое фазовое согласование (попытка отключить его приводит к увеличению КСВ до 10 и более). Возможно, мои теоретические рассуждения не совсем верны, но как показали дальнейшие опыты, антенна в данной конфигурации работает.
Был изготовлен промежуточный вариант антенны, способной поворачиваться вокруг своей оси, с целью выяснить диаграмму направленности, она оказалась такой же, как и у классической рамки. Питание антенны осуществлялось той же петлей связи, что и в первых опытах. В настоящее время антенна поднята на высоту 3-х метров, лучи идут параллельно земле.
1) КСВ = 1.0 на частоте 7050 кГц, 1.5 на 7000кГц, 1,1 на 7100кГц.
2) Антенна не требует перестройки по диапазону. С помощью конденсаторов П-контура трансивера возможна некоторая подстройка антенны в случае необходимости.
3) Антенна весьма компактна.
На расстоянии до 1000 км рамка и диполь имеют приблизительно одинаковую эффективность, а на расстоянии более 1000 км рамка работает заметно лучше волнового диполя при одинаковой высоте подвеса, при этом рамка вчетверо
меньше диполя. Диаграмма направленности близка к круговой, минимумы мало заметны. Проведено около ста связей с 1;2;3;4;5;6;7;9 районами бывшего СССР.
Отмечен интересный эффект – оценка силы сигнала в большинстве случаев оставалась приблизительно одинаковой и при расстоянии до корреспондента 300 км и 3000км, на диполе такого не наблюдалось. Интересна реакция операторов,
когда я сообщал, на чем работаю – изумление, что на этом можно работать! Все опыты проведены на самодельном SDR трансивере с выходной мощность 100 Вт.
У многих радиолюбителей остро встает вопрос об установки антенны. Многие не имеют доступа на крышу, или даже нет возможности выкинуть кусок провода из окна, например, на дерево.Что делать если вас не покидает идея выхода в эфир?
Собственно, о ней и хочу рассказать. Все,что пишу,- только личный опыт, и если кто-то со мной не согласен, просьба не пинать, а дополнить мою статью.
Зимой, когда на улице холодно, а руки так и чешутся, что-то делать,тщательно изучил литературу на эти темы - здесь, здесь, здесь, здесь, здесь, здесь, здесь и здесь.
Изучив материал, решил попробовать построить.Видео работы в эфире на магнитную рамку не снимал, но посмотреть можно, как на подобную антенну работают, тут. Свои же впечатления опишу ниже.
Долго не раздумывал, взял кусок кабеля от сотовой компании с оплеткой диаметром 17мм,очистил от оболочки, так как оболочка вносит значительные затухания, согнул круг диаметром 40см и подключил переменную емкость (емкость должна быть без трущихся контактов типа бабочка а еще лучше – переменная емкость в стеклянной вакуумной оболочке). Решил запитать антенну петлей связи из кабеля питания (в дальнейшем перепробовал еще несколько методов питания - все работало как и прежде).
Для более точной настройки резонанса поставил верньер, как на фото выше.
Данная антенна была опробована, как на прием, так и на передачу! В виду того, что зазор конденсатора был 0.5мм, мощность передатчика не превышала 10 ватт.
Емкость позволяла перестраивать антенну в пределах от 10МГц до 52МГц. Полоса пропускания по КСВ=1.5 составляла 7-10 кГц.
Антенна находилась на окне 4 этажа и смотрела на юго-запад.На диапазоне 30м антенна работала но (это не серьезно), а, вот, начиная с диапазона 20м, связи на 10 ватт удавались в SSB с Украиной и ближним зарубежьем (дальше не пробовал). Проводил связи в CW с Европой на диапазоне 17м и 15м вполне уверенно. В момент моих испытаний не было прохождеиня на диапазоне 10м, поэтому попробовал работу антенны на си-би диаппазоне. Вывод - местные связи проводить вполне можно.
Убедившись, что я на верном пути, изготовил рамку бОльшего диаметра – 1 метр, а также взял вакуумный конденсатор, поэтому конструкция получилась на бОльшую мощность. Материал полотна оставил прежним.
Полотно антенны разместил на пластиковых ПВХ-трубах на клипсах (продаются в любом магазине сантехники). Трубки стыковал без каких-либо специальных инструментов: равномерно нагревал над газом и вставлял в крестовину.
Петля связи выполнена из кабеля RG-8X.
вот так получилось в целом:
Пробные замеры показали, что самая нижняя резонансная частота - 5 МГц (обусловлено емкостью конденсатора), а самой верхней резонансной частотой - 30 МГц (обусловлено собственной емкостью рамки). Антенна была установлена на окне 4 этажа.
Сравнения проводились с установленным на крыше вертикалом (штырь HY-GAIN AV-640, антенна установлена на высоте 8м от крыши).
Было замечено, что магнитная рамка имеет ярко выраженную направленность. Магнитная рамка то выигрывала, то проигрывала на прием у штыря на крыше. Причем, показатели почти на все диапазонах от 40м до 10м были похожие. На передачу ни один из корреспондентов не сообщил о выигрыше рамки: либо она проигрывала, либо мне отвечали одинаково, как на штырь, так и на рамку (переключения производились мгновенные - коммутатором). У рамки сказывалась острая диаграмма направленности: если корреспондент гремел на вертикал, а рамка была к нему боком, то и слышно было намного слабее.
Далее эксперимент проводил чисто на 5 ватт.Связи с Украиной на диапазоне 40м удавались в 90% случаев. На 20м Украина отвечала всегда (это в SSB),aCW связи с Европой тоже не редкость.
На мой взгляд, самым удачным оказался диаппазон 17м – отвечали не только корреспонденты из Европпы, но и Япония (но не всегда), хотя я слышал их хорошо.На диапазоне 15м работал мало, но отвечали (но не так охотно, как на 20м и 17м). Пробовал работать на диапазоне 12м, но попадал, когда прохождения не было, а станций было мало (но несколько европейцев ответили).На диапазоне 10м антенна тоже настраивается, но работать там не получилось, т.к. не было прохождения. Как написал выше, антенна опробована на 27МГц с местными корреспондентами.
Полосу пропускания точно не замерял, но в среднем по диапазонам ширина составила 5-12 киГц по уровню КСВ=1,5. Меня это не напрягало. КСВ на резонансной частоте был 1 или 1,1 (замеры проводил прибором MFJ -259B).
В продолжения этой темы есть еще антенна на которую стоит обратить внимание на это, это и это.
Читайте также: