Практическая энергетическая антенна как сделать

Обновлено: 05.07.2024

В предисловии к своей книге "Антенны", Ротхаммель в первой же строке повторил известную истину : хорошая антенна - лучший усилитель высокой частоты. Однако многие радиолюбители иногда забывают о том, что построить хорошую антенную систему стоит столько же, сколько стоит хороший трансивер и наладка антенно- фидерного устройства требует такого же серьезного подхода как и наладка приемо-передатчика. Построив антенну по взятому откуда- нибудь описанию, радиолюбители чаще всего налаживают ее с помощью КСВ-метра, либо вообще полагаются на случай и не производят никаких измерений. Поэтому во многих случаях можно услышать отрицательные отзывы о неплохих антеннах ,или что для повседневных связей им недостаточно разрешенной мощности. Здесь сделана попытка в краткой форме сделать обзор простых способов согласования и измерений в АФС (антенно-фидерных системах) в виде путеводителя по книгам (далее по тексту ссылки по номерам):

К.Ротхаммель "Антенны", М., "Энергия", 1979 третье издание
З.Беньковский, Э.Липинский, "Любительские антенны коротких и ультракоротких волн", М., "Радио и связь", 1983

а также приведены некоторые практические советы. Итак.

Почему нельзя серьезно относиться к наладке вновь созданных антенно- фидерных устройств с помощью КСВ-метра? КСВ-метр показывает отношение (Uпрям+Uотр) к (Uпрям-Uотр) или другими словами во сколько раз отличается импеданс антенно-фидерного тракта от волнового сопротивления прибора (выход передатчика, например). По показаниям КСВ-метра нельзя понять, что значит КСВ=3 при сопротивлении выходного каскада 50 Ом. Волновое сопротивление антенно-фидерного тракта в этом случае может быть чисто активным (на частоте резонанса ) и может быть равным 150 Ом или 17 Ом (и то и другое равновероятно!). Не на частоте резонанса сопротивление будет содержать активную и реактивную (емкостную или индуктивную )в самых различных соотношениях и тогда совершенно непонятно, что надо делать - то ли компенсировать реактивность, то ли согласовывать волновое сопротивление. Для точного согласования АФУ необходимо знать:

a) реальную резонансную частоту антенны;
б) сопротивление антенны;
в) волновое сопротивление фидера;
г) выходное сопротивление приемо-передатчика.

Целью согласования антенны является задача выполнения двух условий подключения антенны к приемо-передатчику:

добиться отсутствия реактивной составляющей в сопротивлении антенны на используемой частоте.
добиться равенства волнового сопротивления антенны и приемо-передающей аппаратуры.

Если эти условия выполняются в месте запитки антенны (точка соединения антенны с фидером), то фидер работает в режиме бегущей волны. Если выполнить условия согласования в месте соединения фидера с приемо-передатчиком, а сопротивление антенны отличается от волнового сопротивления фидера, то фидер работает в режиме стоячей волны. Однако работа фидера в режиме стоячей волны может повлечь за собой искажение диаграммы направленности в направленных антеннах (за счет вредного излучения фидера) и в некоторых случаях может привести к помехам окружающей приемопередающей аппаратуре. Кроме того, если антенна используется на прием, то на оплетку фидера будут приниматься нежелательные излучения (например помехи от вашего настольного компьютера). Поэтому предпочтительнее использовать питание антенны по фидеру в режиме бегущей волны. До того как поделиться практическим опытом согласования антенн, несколько слов об основных способах измерений.

1. ИЗМЕРЕНИЕ РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТЫ АНТЕННЫ

1.1. Наиболее простой способ измерения резонансной частоты антенны- с помощью гетеродинного индикатора резонанса (ГИР). Однако в многоэлементных антенных системах измерения ГИРом бывает выполнить сложно или совсем невозможно из-за взаимного влияния элементов антенны, каждый из которых может иметь свою собственную резонансную частоту.

1.2. Способ измерения с помощью измерительной антенны и контрольного приемника. К измеряемой антенне подключается генератор, на расстоянии 10-20l от измеряемой антенны устанавливается контрольный приемник с антенной, которая на этих частотах не имеет резонансов (например короче l/10). Генератор престраивается в выбраном участке диапазона, с помощью S-метра контрольного приемника измеряют напряженность поля и строят зависимость напряженности поля от частоты. Максимум соответствует частоте резонанса. Этот способ особенно применим для многоэлеметных антенн, В этом случае измерительный приемник необходимо располагать в главном лепестке диаграммы направленности измеряемой антенны. Вариант этого способа измерения - применение в качестве генератора, передачика мощностью в несколько Ватт и простого измерителя напряженности поля(например [1], Рис 14-20.). Однако надо учесть, что при измеренях вы будете создавать помехи окружающим. Практический совет при измерениях в диапазоне 144-430 мГц - при измерениях, не держите в руках измеритель напряженности поля, чтобы ослабить влияние тела на показания прибора. Закрепите прибор над полом на высоте 1-2 метра на диэлетрической подставке (например дерево, стул) и снимайте показания, находясь на расстоянии 2-4 метра , не попадая в зону между прибором и измеряемой антенной.

1.3. Измерение с помощью генератора и антенноскопа (например [1], Рис 14-16). Этот способ применим в основном на HF и не дает точных результатов, но позволяет попутно оценивать и сопротивление антенны. Суть измерений заключается в следующем. Как известно, антенноскоп позволяет измерять полное сопротивление (активное+реактивное). Т.к. антенны обычно запитывают в пучности тока (минимум входного сопротивления) и на частоте резонанса отсутствует реактивность, то на резонансной частоте антенноскоп будет показывать минимальное сопротивление, а на всех остальных частотах чаще всего оно будет больше. Отсюда и последовательность измерений - перестраивая генератор, измеряют входное сопротивление антенны. Минимум сопротивления соответствует резонансной частоте.Одно НО - антенноскоп необходимо подключать обязательно прямо в точке питания антенны, а не через кабель! И практическое наблюдение - если рядом с вами находится мощный источник радиоизлучения (теле или радиостанция), из-за наводок антенноскоп никогда не будет балансироваться "в ноль" и производить измерения становится практически невозможно.

1.4. Очень удобно определять резонансную частоту вибраторов с помощью измерителя АЧХ. Подключив выход измерителя АЧХ и детекторную головку к антенне, определяют частоты , на которых видны провалы в АЧХ. На этих частотах антенна резонирует и происходит отбор энергии с выхода прибора, что хорошо видно на экране прибора. Для измерений подходят практически любые измерители АЧХ (Х1-47, Х1-50, Х1-42, СК4-59). Вариант измерений- с помощью анализатора спектра (СК4-60) в режиме с длительным послесвечением и внешнего генератора. В качестве внешнего генератора можно использовать генератор гармоник: на HF- с шагом 10 кГц, на 144 мГц- с шагом 100 кГц, на 430 мГц- с шагом 1 мГц. На частотах до 160 мГц наиболее ровномерный спектр с высокой интенсивностью гармоник дает схема генератора гармоник на интегральной схеме 155ИЕ1 . В диапазоне 430 мГц достаточный уровень гармоник можно получить в схеме с накопительным диодом 2А609Б (схема калибратора 50 мГц из СК4-60).

2. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ В АНТЕННО-ФИДЕРНЫХ УСТРОЙСТВАХ.

2.1. Самый простой (еще доступный по цене) серийно выпускаемый прибор, для измерений активного сопротивления и фазы сигнала (а значит и реактивной составляющей)- это измерительный мост. Существует несколько модификаций этих приборов для использования с 50 и 75-омным трактом и на различные диапазоны частот до 1000 мГц - это измерительные мосты Р2-33. Р2-35.

2.3 Полезно помнить некоторые замечания, касающиеся сопротивлений в АФС.

2.3.1. Длинная линия с волновым сопротивлением Zтр и с электрической длиной l/4, 3 х l/4 и т.д. трансформирует сопротивление , которое можно рассчитать из формулы

Zтр=Sqr(ZвхZвых)

либо по Рис. 2.39 [2]. В частном случае, если один конец l/4 отрезка разомкнуть, то бесконечное сопротивление на этом конце отрезка трансформируется в ноль на противоположном конце (короткое замыкание) и такие устрой- ства используют для трансформации больших сопротивлений в малые. Внимание! Эти виды трансформаторов эффективно работают только в узком частотном диапазоне, ограниченом долями процентов от рабочей частоты. Длинная линия с электрической длиной кратной l/2 вне зависимости от волнового сопротивления этой линии трансформирует входное сопротивление в выходное с отношением 1:1 и их используют для передачи споротивлений на необходимое расстояние без трансформации сопротивлений, либо для переворачивания фазы на 180°. В отличие от l/4 линий, линии l/2 обладают большей широкополосностью.

2.3.2. Если антенна короче , чем вам необходимо, то на вашей частоте сопротивление антенны имеет реактивную составляющую емкостного характера. В случае, когда антенна длиннее, на вашей частоте антенна имеет рективность индуктивного характера. Разумеется на вашей частоте нежелательную реактивность можно компенсировать введением дополнительной реактивности противоположного знака. Например, если антенна длиннее, чем это необходимо, индуктивную составляющую можно компенсировать включением последовательно с питанием антенны емкости. Значение необходимого конденсатора можно рассчитать для нужной частоты, зная значение индуктивной составляющей (см. Рис 2.38 [2]), либо подобрать экспериментально, как это описано в пункте 5.

2.3.3. Введение дополнительных пассивных элементов обычно понижает входное сопротивление антенны (например для квадрата: со 110-120 Ом до 45-75 Ом).

2.3.4. Ниже приведены теоретические значения наиболее часто встречающихся вибраторов (вибраторы находятся в свободном от окружающих предметов пространстве), антенн и фидеров:

полуволновый вибратор с запиткой в пучности тока (в середине) - 70 Ом, при расстройке на +-2% реактивное сопротивление iX изменяется практически линейно от -25 до +25 с нулем на частоте резонанса;
полуволновый вибратор с запиткой с помощью Т-образной схемы согласования -120 Ом; - петлевой вибратор с одинаковыми диаметрами всех проводников- 240..280 Ом, при расстройке +-1% реактивного сопротивления нет, но при расстройках более 2% реактивное сопротивление iX резко возрастает до +- 50 и более (см. Рис 2.93 [2]);
петлевой вибратор с различными диаметрами проводников (см таб. 1.15 [1] или Рис. 2.90в [1]) - до 840 Ом; - двойной петлевой вибратор с одинаковыми диаметрами всех провод- ников - 540. 630 Ом;
двойной петлевой вибратор с различными диаметрами проводников (см. таб. 1.16 [1] или Рис 2.91 [2]) - до 1500 Ом;
четвертьволновый вертикальный вибратор с противовесами под углом 135° по отношению к вибратору - 50 Ом;
четвертьволновый вертикальный вибратор с противовесами под углом 90° по отношению к вибратору - 30 Ом;
вибратор в виде квадрата длиной l - 110..120 Ом; - вибратор в виде квадрата длиной 2l (два витка) - 280 Ом;
вибратор в виде теругольника (дельта) - 120. 130 Ом;
Inverded-V с углом раскрыва 90° - 45 Ом;
Inverted-V с углом раскрыва 130° - 65 Ом;
волновой канал, оптимизированый на максимальное усиление - 5. 20 Ом;
волновой канал, оптимизированый на наилучшее согласование - 50 Ом;
двухпроводная линия (Рис 2.26 [2]) - 200..320;
две параллельные коаксиальные линии Z=75 Ом - 37.5 Ом;
то же, четвертьволновый трансформатор Zвх=50 Ом - Zвых=28 Ом;
то же, четвертьволновый трансформатор Zвх=75 Ом - Zвых=19 Ом;
две параллельные коаксиальные линии Z=50 Ом - 25 Ом;
то же, четвертьволновый трансформатор Zвх=50 Ом - Zвых=12.5 Ом;
то же, четвертьволновый трансформатор Zвх=75 Ом - Zвых=8.4 Ом
трансформатор из трех параллельных линий Z=50 Ом Zвх=50 - Zвых=5.6 Ом;
то же Z=50 Ом Zвх=75 - Zвых=3.7 Ом;

3. ИЗМЕРЕНИЕ СТЕПЕНИ СОГЛАСОВАНИЯ

Эти измерения желательно делать уже после согласования, описанного в п. 5 для оценки качества согласования.

3.1. Приборы для определения степени согласования открытых двухпроводных линий с антенной:

3.1.1. Обычная неоновая лампочка или ГИР. При перемещении лампочки вдоль линии передачи, яркость свечения лампочки не должна изменяться (режим бегущей волны). Вариант измерений - прибор, состоящий из петли связи, детектора и стрелочного индикатора (см. Рис. 14.8 [1]).

3.1.2. Двухламповый индикатор (см. рис. 14.7 [1]). Настройкой добиваются, чтобы лампочка подключеная к плечу, близкому к антенне, не светилась, а в противополжном плече свечение было максимально. При малых уровнях мощностей можно использовать детектор и стрелочный индикатор вместо лампочки.

3.2. Приборы для определения степени согласования в коаксиальных трактах:

3.2.1. Измерительная линия - прибор, который применим для измерения степени согласования в коаксиальных и волноводных линиях начиная с УКВ и заканчивая сантиметровым диапазоном волн. Кострукция его несложная - жесткий коаксиальный кабель (волновод) с продольной щелью во внешнем проводнике, вдоль которой перемещается измерительная головка с измерительным зондом, опущеным в щель. Перемещая измерительную головку вдоль тракта, определяют максимумы и миниммумы показаний, по соотношению которых судят о степени согласования (режим бегущей волны - показания не изменяются по всей длине измерительной линии).

3.2.2. Измерительный мост (рис.14.18 [1]). Позволяет измерять КСВ в линиях переадчи до 100 Ом на HF и VHF при подводимой мощности около сотен милливатт. Очень простая в изготовлении кострукция, не содержит моточных улов, конструктивных узлов, критичных к точности изготовления.

3.2.3. КСВ-метры на основе рефлектометров. Описано множество конструкций этих приборов (например Рис. 14-14 [1]. Позволяют следить за состоянием АФC в процессе работы в эфире. 3.2.4. КСВ-метры на основе измерителей АЧХ. Очень удобные для изучения качества согласования на любых частотах, вплоть до 40 гГц. Принцип измерений - измерительный комплект приборов состоит из измерителя АЧХ и направленного ответвителя, соединенных в следующую схему:

1
X1-47

>--------------------->3
2
0 0

Вознаградить Я собрал 0 0

Попробуем разобраться, как работают антенны и почему электромагнитная энергия из комфортного проводника излучается в чужеродный диэлектрик, причем обойдемся без матана, что потребует, разумеется, очень серьезных упрощений и даже вульгаризации, но все же позволит получить начальное представление и, не исключаю, желание почитать материалы для более продвинутых.

Если вы радиоинженер, опытный радиолюбитель-связист или просто хорошо знаете физику, то вам нижеследующее читать строго не рекомендуется во избежание негативных последствий для вашего психического здоровья. Вас предупреждали.

Начнем со скучных основ. В старые добрые времена, когда не было ни интернетов, ни этого вашего фидо, известные явления электричества и магнетизма не считались чем-то единым, имеющим общую природу, пока ровно двести лет назад датчанин Эрстед не обнаружил, что протекание электрического тока по проводнику вызывает отклонение стрелки компаса, т.е. создает доступное наблюдению и измерению простейшими приборами магнитное поле.

Вскорости француз Ампер вывел закон имени себя, описывающий зависимость электрического тока и возникающего от него магнитного поля, а чуть позже включившийся англичанин Фарадей обнаружил и математически изложил явление электромагнитной индукции. Спустя еще совсем немного времени шотландец Максвелл создает теорию электромагнитного поля, на которую нам бы и следовало опираться в дальнейшем рассказе, но мы договорились обходиться без матана настолько, насколько возможно, чтобы даже самые отпетые гуманитарии смогли почувствовать вкус к технике вместо быть распуганными сложными формулами. Все эти работы привели к тому, что 1887 году немец Герц экспериментально доказал существование радиоволн, построив радиопередатчик и радиоприемник, которые, довольно неожиданно, оказались рабочими. Впрочем, сам Герц перспектив своей радиопередачи (первой в мире!) не оценил и поэтому изобретение радио чаще связывают с итальянцем Маркони, который помимо неоспоримого инженерного гения, оказался успешен и в части коммерциализации. Да, если кому интересно, первая радиопередача голоса принадлежит канадцу Фесендену, которому удалось провернуть это дело в 1900 году.

Итак, теперь мы знаем, что протекание электрического тока в проводнике приводит к тому, что около проводника возникает магнитное поле. Вот это вот, если очень-очень упрощенно, и есть электромагнетизм. Поэтому первое, что мы можем усвоить: излучение антенн связано с протеканием в них электрического тока.

Итак, антенна – это проводник, к которому подводится электрическая энергия и который ее излучает в окружающее пространство. Излучает электрический ток в проводнике, который создает вокруг проводника магнитное поле.

Почему электромагнитная энергия выходит из комфортного для нее проводника в некомфортный для нее вакуум? А она и не выходит! Энергия создает колебания поля, но не движется сама по себе. Давайте сравним со звуковыми волнами. Когда динамик (антенна) создает колебания, воздух (эфир) не движется, ветер не возникает, но колебания распространяются в воздухе (эфире). Так же происходит и с электромагнитными волнами, разве что электромагнитная энергия распространяется не в воздухе, а в эфире. Позже, правда, выяснят, что предполагавшегося эфира не существует, и что земля тоже не плоская, а электромагнитное поле прекрасно себя чувствует и в вакууме ~~но мы-то знаем, что эфир есть, а земля, конечно, не плоская, а немного выпуклая~~. То есть, еще раз, энергия не переносится вместе со средой (точнее с полем), а переносится за счет распространения волн в неподвижной в общем случае среде (в поле).

Антенна как колебательный контур. Прежде чем говорить о конкретных конструкциях простых антенн, по принципу устройства которых мы сможем разобраться и в устройстве сложных, поговорим об электрическом резонансе. Для этого вернемся назад к реактивному сопротивлению. Полотно антенны можно представить как распределенную емкость и распределенную индуктивность – как размотанную до прямого провода катушку и как вырожденные до того же самого провода пластины конденсатора. Наличие реактивного сопротивления в цепи, как мы помним, разделяет фазы тока и напряжения. Однако, если мы подберем определенную комбинацию индуктивности и емкости (а это сработает только на одной определенной частоте, ведь мы помним, что с изменением частоты меняется реактивное сопротивление), то получится, что емкость и индуктивность взаимно компенсируют друг друга и мы видим чисто активное сопротивление в нагрузке. Вот такая взаимная компенсация и результат в виде чисто активного сопротивления как результат компенсации называется электрическим резонансом. Сам по себе для работы антенны он неважен, потому что антенна, как мы уже выяснили, излучает током в проводнике. Однако, есть ряд причин, по которым к достижению резонанса в антенне стремятся. Дело в том, что в отличие от постоянного тока, для переменного важно, чтобы волновое сопротивление (напоминаю закон Ома, а именно что сопротивление цепи численно равно приложенному напряжению, деленному на ток) генератора, линии передачи и нагрузки, т.е. собственно антенны, были равны. Если равенства нет, часть электромагнитной энергии отразится назад на генератор, что приведет к целому спектру нежелательных явлений. Значительное реактивное сопротивление приводит к сильному рассогласованию и значительному отражению энергии. Впрочем, это касается и активной компоненты импеданса, согласовать которую легче при незначительной, легко компенсируемой реактивной компоненте. Поэтому технически стараются создавать такие антенны, у которых реактивная компонента отсутствует или легко компенсируется, а активная равна волновому сопротивлению генератора или легко трансформируется. В случае самых простых антенн, создание определенной емкости антенны или определенной индуктивности означает попросту подбор размеров. Поэтому обычно размеры антенн меряют не в линейных единицах, а в долях длины волны.

Простейшие полноразмерные антенны. Полуволновый диполь, четвертьволновый граундплейн и аналогичные конструкции.

Как видим, распределение токов и напряжений одинаково. Только если в четвертьволновом граундплейне одна половина диполя — штырь, а второй половиной является земля, то в полуволновом диполе — второй половиной является его вторая половина. :)

Для ознакомления с принципами, одинаковыми для любых более сложных антенн, предлагаю разобраться с устройством и работой базовых антенн – симметричного полуволнового диполя или несимметричного четвертьволнового граундплейна. В известной степени они идентичны и полуволновый диполь можно рассматривать как крайний случай четвертьволнового граундплейна, угол радиалов (противовесов) которого достиг 180° к излучающему штырю, поэтому большинство рассматриваемых особенностей в равной мере применимы к обоим антеннам.

Как видим, такая антенна имеет электрический резонанс, потому что в ее проводнике помещается целое число полуволн тока и целое число полуволн напряжения. Они смещены по фазе друг относительно друга, но их реактивность взаимно компенсируется.

Если бы антенна была немного короче, чем полволны, то у нее бы появилась емкостная компонента импеданса и ее пришлось бы компенсировать индуктивностью (никому не напоминает катушки в основании сибишных автоантенн?), а если наоборот удлинить, то появится индуктивная компонента, которую необходимо скомпенсировать емкостью.

Еще в антенне есть сопротивление потерь в виде сопротивления проводника, которое тратится на его нагрев, различные потери в конструктивных элементах и согласующих звеньях. Знание сопротивления излучения необходимо для понимания КПД антенны: у некоторых антенн сопротивление излучения может составлять единицы и доли Ома при том, что сопротивление потерь в разы больше, что значит что КПД такой антенны крайне низок несмотря на то, что в остальном ее конструкция адекватна. В простых антеннах вроде рассматриваемого диполя или граундплейна, сопротивление излучения близко к полному сопротивлению самой антенны, потому что потери в проводнике сравнительно малы, но в любом случае это не тождественные понятия.

Вернемся к диполю. Пока мы подаем энергию в его геометрическом центре, где ток максимален, а напряжение минимально, сопротивление излучения невелико. Теоретически оно равно приблизительно 73 Омам, а практически немного меньше в зависимости от относительной толщины материала. По мере расщепления одной из половин диполя на отдельные радиалы, сопротивление будет немного снижаться и упадет до приблизительно 36 Ом ми угле в 90° к штырю. Это очевидно влияет на КПД антенны. Но, для наглядности, будем рассматривать именно диполь. По мере смещения точки питания от центра к краю мы увидим, что ток падает, а напряжение растет, то есть растет сопротивление излучения, которое достигнет своего максимума при питании с конца. На все остальные характеристики антенны это обстоятельство не влияет, она по-прежнему излучает с той же диаграммой направленности, а значит, имеет ту же эффективность излучения (но не КПД всей антенны в сборе, потому что КПД зависит от относительных потерь).

Полное сопротивление антенны равно напряжению в точке питания, деленному на отдаваемый ток. А состоит оно из, как мы уже выяснили, сопротивления излучения, на котором мы полезно теряем энергию на нужное нам излучение, и сопротивления потерь, на котором мы теряем энергию бесполезно. Разными способами мы можем влиять на полное сопротивление антенны. Не меняя геометрию, мы можем смещать точку питания. Мы можем использовать различные трансформирующие элементы (включая буквально трансформаторы с обмотками на тех частотах, на которых их применение рационально). На эффективность излучения антенны все эти манипуляции никак не влияют и нужны только для согласования антенны с генератором (передатчиком). Например, полуволновый диполь с питанием по центру, сопротивление которого составляет приблизительно 73 Ома, через простой трансформатор 1:4 может быть согласованным с генератором, рассчитанным на антенну сопротивлением 18 Ом или 300 Ом — смотря как подключить выводы. На работе антенны это не скажется никак, кроме влияния потерь в трансформаторе на КПД всей конструкции в сборе.

Если вам кажется, что у антенны есть только монополь – некий штырь, кусок провода или просто дорожка на печатной плате, то на самом деле это вариант граундплейна, у которого нет специально выделенных радиалов, но радиалами служит земля, тело оператора (портативной радиостанции, например) или земляные полигоны на плате. Потери в таких радиалах очевидно больше, чем в специально созданных как часть антенны, поэтому КПД таких конструкций всегда ниже, равно как и степень согласования импедансов из-за непредсказуемости ситуативных вместо расчетных радиалов.

При увеличении длины антенны сверх полуволнового диполя сопротивление излучения сначала растет, достигая максимума при четном числе полуволн, а затем снова падает, достигая минимума при нечетном числе полуволн. Незначительное увеличение длины сужает диаграмму направленности и увеличивает эффективность передачи в выбранном направлении, а значительное приводит к дроблению диаграммы на множество лепестков и в целом неэффективно, поэтому на практике обычно не применяется кроме многодиапазонных антенн, в которых это является компромиссным решением.

При уменьшении длины антенны от полуволнового диполя (или укорочению штыря четвертьволнового граундплейна) сопротивление излучения экспоненциально падает, что вкупе со все усложняющимся согласующим устройством делает укороченную антенну крайне неэффективной – небольшое сопротивление излучения рядом с большим сопротивлением означает напрасный нагрев согласующего устройства с малым излучением.

Так как постепенно все отказываются от аналогового телевещания, умение сделать антенну для приёма цифрового сигнала своими руками может пригодиться. Разбираемся, как сделать антенну из различных, доступных в почти любом хозяйстве материалов. Используя простые инструкции и обычные подручные средства (проволоку, фольгу, банки жестяные и так далее).

Из кабеля

Самодельная цифровая антенна может быть изготовлена из обычного коаксиального кабеля, состоящего из проводника и экрана (экранирующего материала). Разберём алгоритм создания полезного устройства для просмотра цифровых телевизионных каналов.

возьмите полметра коаксиального кабеля любого цвета;
снимите с края верхнюю обмотку (нужно зачистить примерно 5 см);
после высвобождения из-под покрытия основной, центральной жилы зачистите и её;
скрутите все проводки в один жгут;
отмерьте линейкой 22 см от края изоляции, поставьте карандашом отметку, после этого отступите ещё 2 см и сделайте ещё одну отметку;
отмеченный двухсантиметровый кусок кабеля также зачистите от обмотки, не задевая изоляцию центральной жилы;
отступите от сделанной зачистки ещё 22 см и снимите 1 см обмотки (без захватывания экрана кабеля);

возьмите начало кабеля с зачищенными скрученными жилами и согните его так, чтобы образовался круг или овал (проследите за тем, чтобы никаких сильных загибов и заломов не было, только округлости);
примотайте скрученную проволоку к сантиметровому зачищенному куску;
заизолируйте все открытые куски кабеля, если самодельная антенна будет располагаться на улице.

Важно! При использовании самодельной коаксиальной антенны на открытом воздухе для предотвращения влияния ветра стоит сделать крепкий каркас.

Из банок

Если есть пустые банки из-под пива или от других напитков, можно быстро сконструировать антенну для приёма сигналов ТВ. Для этого нужно подготовить:

две пустые, чистые, сухие металлические банки;
деревянные палки (2 штуки: одна – поменьше, другая – длиной 2-3 метра) или вешалку (если антенну не нужно ставить, а есть возможность просто повесить на стене или крыше дома);
отвёртку или шуруповёрт;
нож;
саморезы и болты (саморезы-клопы могут и не понадобиться, если есть паяльник);
штекер антенный;
олово (понадобится, если вы будете использовать паяльник);

Замерьте высоту банки, возьмите кабель и отмерьте на нём кусок, равный длинам трёх банок, плюс 20 см, – именно с ним вы будете работать ближайшее время. Теперь необходимо сделать круговой надрез и очистить обмотку на конце кабеля на несколько сантиметров так, чтобы стали видны металлические жилы (если они являются медными, их нужно пролудить, чтобы они не окислялись при использовании).

Отступив примерно десять сантиметров от края, зачистите еще несколько сантиметров кабеля. Это нужно выполнить так, чтобы можно было сделать петельку из проволоки, закрутив её. Вставьте саморез в петлю так, чтобы соприкосновение было плотным, и вкрутите его в дно первой банки. Теперь сделайте такую же петельку на зачищенном конце кабеля и вкрутите её вместе с саморезом в донышко второй металлической банки. Если вы решили использовать паяльник вместо саморезов, нужно просто припаять проводки к банкам.

Расположите скреплённые кабелем банки на Т-образном каркасе (а именно на его горизонтальной части) так, чтобы одна банка находилась с правой стороны от центральной деревянной перекладины, а вторая – с левой. Прикрутите банки изолентой или скотчем к горизонтальной перекладине. Чтобы конструкция была прочной и не сломалась от ветра, необходимо каждую баночку прикрутить к дереву в двух местах. Если вы решили использовать вешалку, помните, что нельзя брать металлическую.

Кабель, идущий от соединения банок (между ними должно быть примерно 6-7 см) для удобства прикрутите той же изолентой к одной из банок горизонтально. Далее, сделав круг (петлю) от банки, к которой вы прикрепили кабель, его нужно подвести к вертикальной деревяшке и примотать его также к ней. При этом нужно следить, чтобы все изгибы кабеля были плавными, без углов. После этого его можно будет беспрепятственно вести далее вниз для подключения к телевизору. В конце работы нужно прикрепить кабельный разъём для вставки антенны в ТВ-гнездо, также проверьте, находятся ли банки на одной горизонтальной линии.

Проволочная конструкция

Если вы хотите посмотреть телевизор, но при этом не желаете тратиться на новую антенну, советуем ознакомиться со следующим алгоритмом.

подготовьте все необходимые материалы: металлическую или деревянную пластину (15 × 15 см), усилитель (можно взять от старой, неработающей антенны), молоток, толстую медную проволоку (для большой антенны – 360 см, для более компактной – примерно 120 см), дрель, крепёжные элементы (болтики), железную трубу и телевизионный кабель со штекерами, сварочный аппарат или паяльник;
сделайте уловитель сигналов (согните проволоку так, чтобы получилось два ромба со сторонами 45 см);
сварите или спаяйте концы проволоки, которые оказались рядом в самой середине полученной геометрической фигуры;
проверьте, замкнутая ли получилась фигура;
зафиксируйте согнутую и сваренную проволоку на подготовленной квадратной пластинке, просверлив для этого отверстия и вкрутив болтики;
подключите усилитель (к площадкам прикрутите два разных плеча антенны, оказавшиеся посередине);

подсоедините кабель к центру конструкции (к каждому из уголков), закрутив винты на усилителе и вставив штекер в разъём;
прикрепите полученную самодельную антенну для цифрового ТВ к железной трубе и вкопайте её в землю.

Помните! Для продления полезного срока службы самодельной антенны и предотвращения коррозийных процессов лучше покрыть её краской.

Чтобы количество помех было минимальным, можно сзади антенны-восьмёрки установить отражатель (для приёма только лишь цифровых каналов он не понадобится). Для этих целей прекрасно подойдёт железная решётка, которая раньше была полочкой в старом холодильнике. Её располагают на небольшом расстоянии от самой антенны, величина которого выясняется опытным путём.

Некоторые дополнительные рекомендации по изготовлению антенны-восьмёрки:

если медной проволоки нет, подойдёт алюминиевая (диаметр – от 2 мм до 5 мм);
при выборе кабеля для антенны отдавайте предпочтение тому, сопротивление которого составляет 75 Ом;
если вкопать антенну возможности нет, а вы живёте на высоком этаже, можно прикрепить её на балконе или на шторе (в таком случае металлическая труба не понадобится);
чтобы ровно и быстро согнуть проволоку, используйте молоток и тиски;
при установке антенны на улице обязательно нужно проверить качество изоляции.

Расчёт: нужен или нет

После того, как вы изучили алгоритм того, как сделать самодельную антенну, вам могут быть интересны некоторые дополнительные сведения. Речь пойдёт о расчёте величины антенны. Для качественного приёма сигнала с целью просмотра телевизионных передач нужно знать длины волн, которые использует тот или иной ТВ-канал в определённой местности. Однако для приёма современного цифрового сигнала эти математические манипуляции делать не обязательно. Главное – обеспечить возможность приёма большого количества разных волн, поэтому достаточно сделать антенну широкополосной.

Если расчёт всё же хочется выполнить, необходимо узнать, на какой волне идёт трансляция телеканалов в вашем районе. Это число нужно разделить на 4, в итоге получится длина стороны ромба для антенны. Чтобы углы, находящиеся в середине антенны, не прикасались друг к другу, рекомендуется изготавливать ромбы с немного отличающимися сторонами: например, внутренние стороны – по 13 см, внешние – по 14 см. За счёт этой разницы длин получается сохранить расстояние между ромбами или квадратами (у кого-то может получиться ромбовидная, у кого-то – квадратная антенна).

Видео описание

В этом видео показано, как собирают самодельную антенну из проволоки:

Теперь расскажем, как самому сделать антенну для районов с сильным уровнем ТВ-сигнала. Она имеет несколько модификаций: в зависимости от количества квадратов, используемых для изготовления, такая конструкция будет называться двойным или тройным квадратом соответственно. Для производства указанного типа рамочной антенны нужно сделать из толстой проволоки или других металлических элементов два или три квадрата (последующий чуть больше предыдущего). Средний по размеру квадратик (центральный) не должен быть замкнутым, снизу необходимо оставить промежуток примерно 2-3 см.

Эти элементы необходимо расположить в ряд (на одной горизонтальной оси), друг за другом на некотором расстоянии. Чтобы скрепить конструкцию, можно использовать деревянный брусок, который лучше расположить снизу. Именно к нему нужно прикрепить квадраты. Также следует сверху соединить квадраты между собой проволокой или другим металлическим элементом, который использовался для их изготовления. В качестве ножки надо использовать вертикальный деревянный крепёж.

Видео описание

О том, как сделать антенну из квадратов, смотрите в этом видео:

Когда антенна состоит из трёх квадратов, средний из них является активным вибратором, а остальные два – директором и рефлектором соответственно. Чтобы сигнал, например, в 626 Мгц можно было принять такой антенной, сделайте первый квадрат (директор) со стороной 10,5 см, вибратор – 12,5 см, а последний третий квадрат (рефлектор) – 15,3 см. При этом расстояние между первым и вторым квадратным элементом должно быть 7,7 см, а между вторым и третьим – 5,3 см.

После того, как конструкция будет готова, нужно прикрепить кабель для антенны к тройному квадрату. Для этого необходимо взять два куска кабеля (шлейф и фидер) длиной 10-12 см, зачистить их концы, и прикрепить к центральному квадрату (вибратору). Далее эти элементы соединяются между собой сверху (под квадратом с одной и другой стороны) и снизу (в месте последующего присоединения шлейфа и фидера к антенному кабелю). Теперь вы знаете ещё один способ, как сделать цифровую антенну.

Картонная конструкция

Рассмотрим вопрос о том, как сделать антенну из кабеля, если из подручных материалов больше ничего нет, кроме картонной коробки. В первую очередь необходимо вырезать из неё два прямоугольника с такими размерами: 25 см * 30 см.

Видео описание

После этого придётся поискать ещё несколько дополнительных материалов: фольгированную бумагу (всегда есть на кухне), лезвие, клей, два болта с гайками, отвёртку, кабель со штекером, линейку или рулетку и немного медной проволоки. Вырежьте из фольги два квадрата такого же размера и аккуратно приклейте их к картонным.

Чтобы соединить квадратики, нужно проделать в углах отверстия для болтов. К одному из отверстий присоединяется внешний контур, ко второму – соответственно внутренний. Внешний контур выполняется в виде металлического кожуха из проволоки. Не забудьте закрепить контакты болтами и хорошо затянуть их гайками.

Квадраты следует расположить на некотором расстоянии друг от друга (оно определяется опытным путём). После того, как нужный отрезок будет найден, останется лишь закрепить соединённые квадраты на каркасе. При этом места соединения фольгированных элементов между собой и места крепления их к удерживающему каркасу должны быть разными.

Важно! Устройство антенны для цифрового телевидения из картона и фольги просто, но не предполагает использование этого лайфхака на улице.

Антенна-бабочка

Как сделать телевизионную антенну в форме бабочки:

Видео описание

В этом видео наглядно показан процесс создания самой простой антенны за 5 минут:

Коротко о главном

Чтобы сделать самодельную работающую антенну для приёма каналов цифрового телевидения, можно использовать подручные средства.

Одним из обязательных элементов любой антенны должен быть кабель с подходящим штекером.

Устанавливать некоторые антенны можно только в доме (квартире), но лучше изготовить вариант для использования на улице.

Величина элементов антенны зависит от частоты, на которой транслируются каналы телевидения в вашем районе.

Антенну можно сделать из двух металлических пустых банок из-под пива или напитка.

Если никакого каркаса для закрепления принимающих элементов антенны нет, можно использовать даже обычную вешалку.

Проволочную антенну делают из толстой медной проволоки.

Форма антенны, напоминающая два ромба или восьмёрку, называется антенной Харченко.

7 2. Вариант подключения для города, при использовании мощного передатчика трансивера. Само подключение кабеля к диполю такое же, но, перед припаиванием надеваем на кабель ферритовых колечек, чем больше, тем лучше. Главное, чтобы эти колечки были как можно ближе к месту подпайки кабеля, почти вплотную. Вот, по такому принципу: Кольца желательно использовать с магнитной проницаемостью 1000НМ. Но, подойдут любые, которые найдёте, и которые плотно будут сидеть на вашем кабеле. Можно использовать кольца из телевизоров и мониторов: После установки колец на кабель, наденьте на них термоусадочную трубку и феном обожмите, чтобы они плотно сидели. Если нет таких технологий, то по-нашенски, обмотайте плотно изолентой ;). Такой способ немного снизит уровень шума по приёму. К примеру, если у вас шум был на уровне 8 баллов, то станет 7. Не много конечно, но лучше, чем ничего. Суть такого метода ферритовые кольца снижают приём помех самим кабелем.

8 3. Вариант подключения для города, а так же для маломощных передатчиков. Самый лучший вариант. Есть два способа подключения. 1. Берём ферритовое кольцо необходимого диаметра, с проницаемостью 1000НМ, обматываем его изолентой(чтобы кабель не повредить), и продеваем сквозь него 6-8 витков кабеля. После чего припаиваем кабель к диполю обычным способом. У нас получился трансформатор. Его нужно так же подключать как можно ближе к точкам припаивания диполя. 2. Если нет большого ферритового кольца, чтобы просунуть сквозь него толстый, жесткий коаксиальный кабель, тогда придётся попаять. Берем кольцо поменьше, и наматываем на него 7-9 витков провода, диаметром 2-4мм. Мотать нужно сразу двумя проводами, а кольцо так же обернуть изолентой, чтобы не повредить провод. Как подключать показано на рисунке: То есть плечи диполя подпаиваем к двум верхним проводам трансформатора, а центральную жилу и оплётку кабеля к двум нижним.

11 Изготовление треугольника. Треугольник изготавливается как же из медного провода. Растягивается между крышами соседних домов. Если треугольник будет строго горизонтально к земле, то он будет излучать вверх. При таком расположении будут возможны только ближние связи до 2000 км. Чтобы возможны были дальние связи, необходимо плоскость треугольника повернуть под углом к горизонту. Длина провода дельты рассчитывается по формуле: L (м )= 304.8/F (MГц) Или можно на сайте, по онлайн калькулятору: Для 80м диапазона длина треугольника должна быть 83.42м, или 27.8м каждая сторона. Высота подвеса не ниже 15м. Идеально 25-35м. Подключение кабеля к треугольнику. Просто так подключать 50-омный кабель к треугольнику нельзя, потому, что волновое сопротивление треугольника Ом. Его нужно согласовать с кабелем. Для этих целей создаются согласующие трансформаторы. Их еще называют балуны. Нам нужен балун 1:4. Качественно и правильно изготовить балун можно только с помощью приборов, которые измеряют параметры антенны. Поэтому, мы не будем приводить описание его изготовления. Для начинающих радиолюбителей, единственный вариант это или купить балун, или пойти к более опытным радиолюбителям соседям, например в местный радиокружок и попросить их помощи. Для образца, какой нужен балун: Заключение. В заключении еще раз обращаем ваше внимание на то, что Антенна это самый важный элемент у радиолюбителя. Самый самый!! Построив хорошую антенну, вас будут громко слышать, даже если у вас самодельный трансивер на 1-5Вт выходной мощности. И обратно: - вы можете купить за 2 тыщи американских рублей японский трансивер, а антенну сделали плохую, в итоге вас никто не услышит). Поэтому, 1000 раз отмерьте, и один раз сделайте хорошую антенну. Не торопитесь, не спешите, всё просчитывайте, продумывайте и измеряйте. Дадим, совет: если не знаете, какое расстояние между вашими домами загляните в Яндекс-карты, там есть функция линейки + карты были в 2015 году обновлены. Можно по ним антенну рассчитывать.

12 Важные моменты, куда и как нельзя ставить антенны. Некоторые ставят КВ антенны НЧ диапазонов на мачты, прямо на крышах жилых домов. Этого делать категорически нельзя и вот почему: 1. Размеры антенн всегда рассчитываются с учетом высоты до земли. Если поставить её на крыше, то высота будет считаться не от земли, а от крыши. Поэтому, если у вас 18 этажный дом, а антенну вы поставили на крыше, считайте, что вы поставили её на высоте 2-3м от земли. Работать она у вас не будет. 2. Жилой дом это адский рой бытовых помех. Установленная на крыше антенна будет все их ловить, и даже ферритовые кольца и трансформация не помогут!! Поэтому если делаете проволочные антенны на низкочастотные КВ диапазоны (80м, 40м), то: - располагайте их максимально дальше от стен домов. - вешайте антенны между крышами, а не над крышами. - поднимайте их как можно выше. - всегда используйте ферритовые кольца или согласующие балуны и трансформаторы. На этом всё, удачи вам в постройке хорошей и малошумящей антенны! 73!

На карте есть значок телевышки, кликаем по нему и появятся нужные нам данные.

Пакет телеканалов РТРС-1
ТВК 40 (626 МГц)
Статус: вещает
Пакет телеканалов РТРС-2
ТВК 44 (658 МГц)
Статус: вещает
При нажатии кнопки РТРС-1 или РТРС-2 обозначается зона охвата вещания (красным или синим цветом) данного телепередающего узла.
Используем данные параметры частоты каналов ТВК при расчете размеров антенны.

Материалы, инструменты
-антенный экранированный кабель типа РК-75 или RG-6;
-острый нож;
— антенный штекер;
-изоляционная лента;
-линейка или измерительная рулетка.

Расчет размеров антенны для цифрового телевидения.

Надо использовать формулу определения длины волны:
λ=300/F, где F — частота передаваемого сигнала в МГц.
Находим среднюю частоту приема Fcp=(F1+F2):2= (626+658):2=642 МГц.
L=300:642=0,46м—длина участка кабеля для антенны.

Изготовление антенны для цифрового телевидения.
Саму антенну сделаем из куска экранированного телевизионного кабеля типов РК-75 или RG-6. Кабель можно посмотреть в каталоге LAN-ART. Ссылка на страницу

При разделке конца кабеля лучше оставить запас 10см.

Отмеряем 46см и вырезаем изоляцию кабеля на ширину 1см.

Посередине кольца вырезаем изоляцию и экран на 2см.

Соединяем кабель в кольцо.( Так как кабель попался довольно жесткий пришлось вставить пластмассовую перегородку)

На длинную сторону кабеля устанавливаем антенный штекер для подключения к цифровой приставке или к телевизору (на более новых моделях телевизоров установлен тюнер ЦТВ).

Проверял и настраивал антенну у себя дома, потом установил ее у себя в гараже –прием такой же, ничего не изменилось в худшую сторону. У меня в одном случае сила сигнала с 70% поднялась до 93%. При применении антенны на улице желательно обмотать места соединения изолентой. Эта антенна (расстояние до ретранслятора — 5километров) у меня принимала оба мультиплекса (20 каналов) в хорошем качестве.

Подробнее изготовление и настройка антенны в видео

Читайте также: