Широкополосная укв антенна своими руками
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 18.09.2024
Если закрепить горизонтальный 160-метровый диполь на высоте 15м над землей, то он будет находиться на высоте менее 0,1λ. Казалось бы, вполне достаточная высота. Однако, проведя аналогию с диполем диапазона 20 м, который при высоте подвеса 0,1λ располагается всего в 2 м от земли (такое сравнение допустимо, т.к. обе
антенны ведут себя почти одинаково), можно утверждать, что такая установка совершенно неэффективна. Обе антенны будут излучать радиоволны под большими углами к горизонту, почти в зенит, что делает их практически непригодными для дальних KB радиосвязей. Низко установленный диполь хорош только для проведения ближних радиосвязей. Диполь 160-метрового диапазона, который излучает под небольшими углами к горизонту, должен располагаться на высоте более 40 м (0,25λ) над землей.
При рассмотрении конструкции любой антенны один из важных моментов — распределение тока в ней. Излучение электромагнитной энергии антенной происходит там, где течет ток. Причем чем ток сильнее, тем больше напряженность электромагнитного поля, а это значит, что чем выше располагаются токоведущие части антенны, тем лучше она, в конечном итоге, будет функционировать.
Если рассмотреть характеристику излучения горизонтального диполя, то можно видеть, что максимум излучения приходится на область, в которой антенна запитана. Внешние (концевые) части диполя электромагнитную энергию почти не излучают и требуются антенне, грубо говоря, для достижения резонанса. Этот факт можно использовать при конструировании 160-метровой антенны без заметных потерь ею своих позитивных излучающих свойств.
Резонансным диполем, который имеет достаточно низкий угол излучения, является антенна Inverted V.
Конструкция в форме перевернутой латинской буквы V нуждается только в одной опорной мачте. Оба проволочных излучателя располагаются под наклоном к земле и должны заканчиваться приблизительно в 3 м от нее, с тем чтобы исключить прикосновение к ним, т.к. при работающем передатчике на концах излучателей присутствует высокое ВЧ напряжение. Угол между излучателями — не менее 60°, общая длина обоих излучателей для центральной частоты 1,85МГц — 76,7 м, для центральной частоты 1,9МГц — 74,68 м.
Как известно, высоко установленный горизонтальный диполь имеет входное сопротивление 72 Ом, но оно уменьшается тем сильнее, чем ближе к поверхности земли располагается антенна. Поэтому, согласно опытным данным, полное сопротивление антенны Inverted V составляет около 50 Ом, и такую антенну можно запитать
50-омным коаксиальным кабелем через 1:1 симметрирующее устройство (балун).
Во многих публикациях, посвященных антенне Inverted V, утверждается, что она успешно работает без симметрирующего устройства и может быть запитана 50-омным кабелем напрямую. Однако на практике такое упрощение часто приводит к появлению тока на внешней стороне оплетки кабеля, и он становится ненужной составной частью антенной системы. Антенна Inverted V является абсолютно симметричной, поэтому при ее питании коаксиальным кабелем настоятельно рекомендуется применять cимметрирующее устройство.
Ранее уже указывалось, что максимум излучения антенны приходится на те места, в которых протекает большой ток. У одних антенн (например, у четвертьволнового вертикала) — это нижняя часть, т.е. непосредственно у точки питания. В верхней части антенны ток слабее, и поэтому эта часть антенны не играет большой роли в излучении. Если изготовить верхнюю часть антенны из проволоки и разместить ее горизонтально, то излучающие свойства антенны существенно не ухудшатся.
Такая антенна получила название Inverted L (в русскоязычной литературе широко применяется другое название — Г-образная антенна). Антенна Inverted L излучает преимущественно под низкими углами к горизонту. Для этой антенны справедливо правило:
Поэтому следует всегда стремиться вертикальную часть антенны размещать как можно выше. Ориентировочная полная длина такой антенны составляет 39 м. Если на местности имеются высокие деревья, то их можно использовать при установке антенны Inverted L. Кроме того, современные фибергласовые шесты — весьма подходящий опорный материал для такой антенны.
Для антенны Inverted L, как и для любого другого четвертьволнового излучателя, обязательно требуются противовесы длиной 38—41 м — в зависимости от частоты настройки антенны и условий размещения противовесов. Если они закопаны в землю, то чем больше противовесов, тем лучше. А вот число противовесов, изолированных от земли (а тем более, располагающихся над ней), может быть значительно меньше—двух-четырех проводов будет вполне достаточно. Несколько улучшить работу системы противовесов может металлический прут (прутья), закопанный(ые) в землю на глубину 2—3 м.
Полное сопротивление этой антенной системы в идеальных условиях составляет 38 Ом. В действительности оно несколько выше, поэтому имеется возможность запитать ан-
тенну Inverted L 50-омным коаксиальным кабелем. Если увеличить длину четвертьволногового вертикала или антенны Inverted L до 50 м, то тем самым увеличится ее активное сопротивление в точке питания (примерно до 50 Ом). Правда, это приведет к тому, что антенна перестанет быть резонансной, и реактивная составляющая полного входного импеданса будет иметь индуктивный характер. Для компенсации этой реактивности достаточно установить в точке питания конденсатор переменной емкости с максимальной емкостью около 500—600 пФ. Здесь вполне подойдет даже конденсатор от старых ламповых приемников, который может не иметь большой диэлектрической прочности, т.к. он служит для электрического укорочения антенны, чтобы получить резонанс системы в диапазоне 160 м. Подстройкой емкости конденсатора переменной емкости антенну настраивают в резонанс в выбранном участке диапазона.
Следует различать четвертьволновый
и полуволновый слопер.
Для установки любой из этих антенн достаточно одной мачты. При этом нижний конец антенны, по требованиям техники безопасности, должен заканчиваться на высоте 2—3 метра над землей. В направлении натянутого провода слопер имеет небольшое усиление (по некоторым данным оно составляет 2—3 дБ), в то время как с тыльной стороны наблюдается ослабление сигнала. Следовательно, рекомендуется устанавливать слопер в предпочтительном направлении.
Четвертьволновый слопер имеет длину около 40 м (38,51 м для частоты 1,85 МГц, 37,5 м — для 1,9 МГц). Заземленная мачта играет роль противовеса. Такая антенна запитывается 50-омным коаксиальным кабелем. Внутренний проводник кабеля соединяется с проволочным излучателем, а оплетка кабеля — с мачтой.
Согласно опытным данным, настройка четвертьволнового слопера не так уж и проста. Нередко, чтобы настроить систему на требуемую частоту и добиться полного входного сопротивления около 50 Ом, требуются основательные затраты времени и сил. Дело в том, что резонанс антенны зависит от размеров мачты, проводимости почвы, длины излучателя, угла его наклона к земле и т.д. Исходя из этого, угол наклона излучателя и его высота над землей являются решающими факторами при формировании полного входного сопротивления антенны.
Тем не менее, многие четвертьволновые слоперы начинают работать сразу после установки, так что не стоит бояться браться за изготовление этой антенны. Следует помнить, что она изготавливается для долговременной эксплуатации, и, однажды ее настроив, потом можно наслаждаться ее работой.
Полуволновой слопер фактически является классическим полуволновым диполем, установленном под наклоном к земле. Такая антенна выгодно отличается от четвертьволного слопера стабильно предсказуемыми параметрами, поэтому кропотливая настройка, как это имеет место с четвертьволновым слопером, не требуется.
Понадобилась приёмо-передающая антенна, которая работала бы на всех КВ и УКВ диапазонах и при этом её не нужно было перестраивать и согласовывать. Антенна не должна иметь строгие размеры и должна работать в любых условиях.
С недавних пор, у меня дома стоит FT-857D, у этого (как и у многих других) трансивера нет тюнера. На крышу не пускают, а работать в эфире хочется, поэтому с лоджии, я спустил под углом 50 градусов, кусок провода, длину которого даже не мерил, но судя по резонансной частоте 5.3 МГц, луч 14 метров, выходит с лоджии и спускается к выступу магазина, на конце виден изолятор и дальше веревка длина примерно 14 метров.
Поначалу, я делал разные согласующие устройства к этому куску, все работало и согласовывалось как обычно, но было неудобно бегать из комнаты на лоджию чтобы перестраивать антенну на нужный диапазон. Да и уровень шума на 7.0, 3.5 и 1.8 МГц доходил до 7 баллов по S-метру (многоэтажный дом, рядом центральная улица и куча проводов).
Тогда и пришла мысль сделать антенну которая бы меньше шумела и её не нужно было перестраивать по диапазонам. Конечно, при этом немного упадёт эффективность.
Изначально понравилась идея TTFD (T2FD), но она тяжёлая, слишком заметная, да и кусок провода уже висел (не снимать же его). В общем, взяв за основу принцип этой антенны, я немного изменил её подключение, а что из этого получилось — видите на картинке.
В качестве безындукционного резистора 50 Ом используется эквивалент рассчитанный на 100 Вт мощности. Противовес, это кусок провода длиной 5 метров, который проложен по периметру лоджии. Думаю что несколько резонансных противовесов, улучшат работу этой антенны на передачу (впрочем как и любого другого штыря). Кабель РК-50-11, идет к радиостанции и имеет длину около семи метров.
При подключении этой антенны к радиостанции, шумы эфира снижаются на 3 — 5 делений по S-метру, по сравнению с резонансной. Полезные сигналы тоже немного падают по уровню, но слышно их лучше. На передачу антенна имеет КСВ 1:1 в диапазоне 1.5 — 450 МГц, поэтому сейчас я её использую для работы на всех КВ/УКВ диапазонах мощностью 100 Вт и мне отвечают все кого я слышу.
Чтобы убедится в том что антенна работает, провел несколько экспериментов. Для начала сделал два отдельных подключения к лучу. Первое это укорачивающая ёмкость, с ней получается удлиненный штырь на 7 МГц, который отлично согласуется и имеет КСВ = 1.0. Второе — описанный здесь широкополосный вариант с резистором. Таким образом у меня появилась возможность быстро переключать согласующие устройства. Потом я выбирал на 7 МГц слабые станции, обычно это были DL, IW, ON… и слушал их, периодически меняя согласующие устройства. Прием был примерно одинаковым, на обе антенны, но в широкополосном варианте, уровень шумов был значительно меньше что субъективно, улучшало слышимость слабых сигналов.
Сравнение между удлинённым штырём и широкополосной антенной, на передачу в диапазоне 7 МГц, дало следующие результаты:
….связь с RA6FC: на удлинённый GP 59+10, на широкополосную 59 (расстояние 3 км)
Как и следовало ожидать, широкополосная антенна проигрывает на передачу резонансной. Однако, величина проигрыша небольшая, а с повышением частоты она будет ещё меньше и во многих случаях ею можно будет пренебречь. Зато антенна реально работает в сплошном и очень широком диапазоне частот.
В связи с тем что длина излучающего элемента 14 метров, антенна действительно эффективна только до 7 МГц, в диапазоне 3.5 МГц многие станции меня слышат плохо или вообще не отвечают, на 1.8 МГц возможны только местные QSO. В тоже время от 7 МГц и выше никаких проблем со связью нет. Слышимость отличная, отвечают все, в том числе и DX-экспедиции и всякие мобильные р/станции. На УКВ открываю все местные репитеры и провожу FM QSO, правда на 430 МГц сильно сказывается горизонтальная поляризация антенны.
Пока не проверено, но предполагается (по аналогии с TTFD (T2FD), что для увеличения эффективности антенны, нужно добавить несколько резонансных противовесов, увеличить длину луча до 20 — 40 метров и более (если вас интересуют диапазоны 1,8 и 3,5 МГц).
Вариант с трансформатором
Поработав на всех КВ-УКВ диапазонах на описанном выше варианте, я немного переделал конструкцию, добавив в нее трансформатор 1:9 и нагрузочный резистор 450 Ом. Теоретически, КПД антенны должно стать больше. Изменения в конструкции и подключения, вы видите на рисунке. При измерении равномерности перекрытия, прибором MFJ, был виден завал на частотах от 15 МГц и выше (связано это с неудачной маркой ферритового кольца), с реальной антенной этот завал остался, но КСВ был в пределах нормы. От 1.8 до 14 МГц КСВ 1.0, от 14 до 28 МГц он плавно увеличивался до 2.0. На УКВ диапазонах, этот вариант не работает, из- за большого КСВ.
Эта антенна маленькое чудо, ее легко построить и она позволяет работать в HF диапазоне, устанавливается как вертикал, но работает и в горизонтальном положении.
Она состоит из полотна антенны и согласующего устройства (ШПТ), который предназначен для снижения входного сопротивления антенны и намотан на кольцо проницаемостью 600-1000НН диаметром 70 мм.
Намотка трансформатора производится в два провода сечением 1,75 мм каждый, количество витков 14-18. Особое внимание уделить на изоляцию провода.
Трансформатор помещен в водонепроницаемый пластиковый корпус.
При длине полотна антенны 7,6 метра, антенна перекрывает диапазон 7,0-30,0 Мгц, а удлинив ее до 12м получаем возможность работы на 3,5 Мгц.
Антенна предназначалась для работы в мобильном варианте и изготовлена в стеклопластиковой удочке длинной 9 метров.
Удлинив полотно антенны она работает и на 1,9 Мгц. КСВ по всем диапазонам на превышает 1,5.
ШПТ хорошо работает при мощности не более 100 Вт, при увеличении мощности происходит нагрев ШПТ и рост КСВ, (при необходимости можно "умощнить" кольцо и провод).
Антенна излучает под низким углом к горизонту и неплохо зарекомендовала себя при поездках за город.
Здесь можно выкладывать простые и проверенные конструкции КВ и УКВ антенн.
Вот такую упрощенную антенну GP 5/8 диапазона 145 МГц тестируем сейчас на попугайчике, при QRP мощности.
Антенна Харченко.
Эффективная антенна из простых.
Широкополосная: не требует настройки.
Прозвали антенну "бабочкой" и "знаком бесконечности".
Имеет неплохое усиление, можно изготовить без отражателя, тогда работает в двух направлениях.
Для частот 144-146 МГц сторона каждого квадрата 51 см.
Для 430-440 МГц сторона каждого квадрата 17,3 см.
Вместо ромбов иногда используют обручи, периметр или длина окружности соизмерима с длиной волны.
Ещё одна картинка по антенне Харченко 145-146 МГц.
Много-диапазонные коротковолновые дипольные антенны с одним кабелем.
Самую простую коротковолновую антенну для всеволнового USB DVB-T тюнера (R820T2) можно сделать из сетевого компьютерного кабеля.
Итак, вам понадобится:
1. Сетевой UTP кабель - метров 5-10, можно больше
2. Коаксиальный кабель такой длины, чтобы за окном оставалось метров 5 (можно больше, если высокий этаж)
3. Паяльник
4. Руки
Ну и пара часов времени.
1) Берем кабель сетевой и аккуратно снимаем с него верхнюю изоляцию. Есть несколько видов кабелей, нужен тот, который внеше потолще выглядит - с него оплетка снимается легче. Сантиметров 30 снимаем вручную, затем приматываем очищенные провода к дверной ручке, а оплетку тянем и аккурано снимаем, при необходимости надрезая канцелярским ножом.
2) После снятия изоляции разделяем кабель на 4 пары проводов (они там свиты) - процедура муторная, можно использовать дрель, но это для особо одаренных.
3) Далее хорошо скручиваем и соединяем последовательно все 4 пары - получаем провод метров 20-40, все соединения пропаиваем.
4) Полученный провод припаиваем к центральной жиле коаксиального кабеля, к его оплетке припаиваем кусок провода 2-5 метров (длину подбираем в зависимости удаленности точки спаиваиная от окна так, чтобы за другой конец этого противовеса сосед не смог схватиться рукой и оторвать, ну и чтобы по окнам не било никому)
5) На конец большого провода прикрепляем какой-нибудь груз (до 50 граммов, я использовал отвертку) и опускаем в окно до земли так, чтобы за окном был почти вескь коаксиальный кабель. Затем выходим на углицу и конец провода забрасываем на дерево, перед этим опытным путем провод укорачиваем, чтобы не провисал.
Можно забрасывать провод прямо из окна, но это чревато попаданием на автомобили и кому-нибудь в окно.
Забрасывать надо так, чтобы конец провода с отверткой или другим грузом попал в разветвление веток и при натяжении не выпал оттуда.
Заходим домой и натягиваем провод, подключаем к тюнеру или DEGEN 1103 и наслаждаемся чистым КВ эфиром.
При прослушивании желательно чтобы ноутбук был отключен от электрической сети и проводного интернета, рядом не было включено различных зарядных устройств, ну и желательно наличие экранировки.
Читайте также: