Антенны КВ — список схем

Магнитная антенна КВ диапазона

Допустим, возникла надобность принять частоты 3,7 — 7 МГц. Давайте посмотрим, можно ли спроектировать магнитную антенну. Сформирована сердечником круглого, квадратного, прямоугольного сечения. Ведется пересчет размеров формулой:

do = 2 √ рс / π;

do — диаметр круглого стержня; h, c — высота, ширина прямоугольного сечения.

Намотка ведется не всей длины, собственно нужно рассчитать, сколько мотать, выбрать тип провода. Возьмем пример старенького учебника проектирования, попробуем рассчитать КВ-антенну частот 3,7 — 7 МГц. Примем сопротивление входного каскада приемника 1000 Ом (на практике читатели измеряют входное сопротивление приемника самостоятельно), параметр эквивалентного затухания входного контура, при котором достигается заданная избирательность, dэр равным 0,04.

К – коэффициент поддиапазона, определяемый отношением максимальной резонансной частоты к минимальной. В нашем случае 7 / 3,7 = 1,9. Выбирается из непонятных (согласно учебнику) соображений, по примеру, приведенному текстом, возьмем равной 30 пФ. Не сильно ошибемся. Пусть Cmin = 10 пФ, находим верхний предел подстройки:

Cmax = 3,58 х 10 + 30 (3,58 – 1) = 35,8 + 77,4 = 110 пФ.

Округлили, разумеется, можно взять переменный конденсатор большего диапазона. Пример дает 10-365 пФ. Вычислим необходимую индуктивность контура, пользуясь формулой:

L = 2,53 х 104 (K2 – 1) / (110 – 10) 72 = 13,47 мкГн.

Смысл формулы понятен, добавим, 7 – верхняя граница диапазона, выраженная МГц. Выбираем сердечник катушки. На частотах диапазона у сердечника магнитная проницаемость М = 100, выбираем феррит марки 100НН. Берем стандартный сердечник длиной 80 мм, диаметром 8 мм. Отношение l / d = 80 / 8 =10. Из справочников извлекаем действующее значение магнитной проницаемости md. Получается 41.

Находим диаметр намотки D = 1,1 d = 8,8, количество витков намотки определяется формулой:

W = √(L / L1) D md mL pL qL;

коэффициенты формулы считываем визуально, пользуясь графиками, приведенными ниже. Рисунки покажут справочные цифры, использованные выше. Марку феррита ищите, не одним хлебом жив человек. D выражено сантиметрами. Авторы получили: L1 = 0,001, mL = 0,38, pL = 0,9. qL вычислим, пользуясь формулой:

qL = (d / D)2 = (8 / 8,8)2 = 0,826.

Подставляем цифры в конечное выражение расчета количества витков ферритовой КВ антенны, получается:

W = √ (13,47 / 0,001) х 0,88 х 41 х 0,38 х 0,9 х 0,826 = 373 витка.

Каскад нужно завести на первый усилитель приемника, минуя входной контур. Больше скажем, сейчас рассчитали средства избирательности диапазона 3,7-7 МГц. Помимо антенны включает входную цепь приемника одновременно. Поэтому потребуется рассчитать индуктивность связи с усилителем, выполняя условия обеспечения избирательности (берем типичные значения).

Lсв = (dэр — d) Rвх / 2 π fmin K2 = (0,04 — 0,01) 1000 / 2 х 3,14 х 3,7 х 3,61 = 0,35 мкГн.

Коэффициент трансформации составит m = √ 0,35 / 13,47 = 0,16. Находим число витков катушки связи: 373 х 0,16 = 60 витков. Намотку антенны ведем проводом ПЭВ-1 диаметром 0,1 мм, катушку мотаем ПЭЛШО диаметром 0,12 мм.

Многих, наверное, интересует несколько вопросов. Например, назначение Со формул расчета переменного конденсатора. Автор вопрос стыдливо обходит, якобы начальная емкость контура. Трудолюбивые читатели просчитают резонансные частоты параллельного контура, в котором впаяна начальная емкость 30 пФ. Незначительно ошибемся, порекомендовав поместить рядом с переменным конденсатором подстроечный емкости 30 пФ. Ведется доводка цепи. Новичков интересует схема электрическая, куда войдет самодельная КВ антенна… Параллельный контур, сигнал с которого снимается трансформатором, образован намотанными катушками. Сердечник общий.

Готова самостоятельная КВ-антенна. Такую найдете в туристическом приемнике (сегодня популярны модели с динамо-машиной). Антенны КВ диапазона (а тем более СВ) были бы велики, если сделать конструкцию в виде типичного вибратора. Подобные конструкции не применяются портативной техникой. Простейшие КВ антенны занимают много места. Прием получше. Назначение КВ антенны улучшать качество сигнала. В квартире, лоджии. Рассказали, как сделать КВ антенну миниатюрных размеров. Вибраторы применяйте на даче, в поле, лесу, на открытой местности. Материал предоставлен конструкторским справочником. Книжка полна ошибок, а результат вроде получился сносный.

Даже старенькие учебники грешат пропущенными редакторами опечатками. Касается не одной отрасли радиоэлектроники.

Как сделать антенну из провода

Мною проведена серия экспериментов на диапазоне 80 м по замене полноразмерного плеча диполя на удлиненный катушкой индуктивности кусок провода. Начал с 5 м и, увеличивая индуктивность, дошел до длины провода 75 см, которая мне показалась оптимальной.

При этом ток в собственно антенну наклонный луч 20 м, которую можно назвать и половиной «inverted V», практически не зависел от длины провода-противовеса, настроенного в резонанс катушкой индуктивности, то есть эффективность излучающей части антенны оставалась прежней при длине противовеса, что 5 м, что 75 см, лишь бы он был настроен в резонанс.

Максимум тока в излучающую часть антенны совпадал с максимумом напряжения на катушке индуктивности. Конструктивно у меня антенна непосредственно подключена к выходу трансивера (20 м провода диаметром 2 мм), а удлинительная катушка с противовесом к гнезду корпуса трансивера (рис.1), что не самый лучший и далеко не единственный вариант, хотя бы в плане бытовых помех приему.

Параметры катушки и противовеса указаны в таблице.

Все катушки намотаны проводом диаметром 0,25 мм в изоляции на каркасах диаметром 21,5 мм, которые изготовлены из одноразовых медицинских шприцов объемом 20 мл. Замечу, что никаких проблем с такими катушками не возникало при работе мощностью 30 Вт. Подозреваю, что и при мощности передатчика 100 Вт антенны с такими катушками будут работать нормально.

Если работа ведется с усилителем мощности, то может возникнуть необходимость намотать катушки более толстым проводом и несколько большего диаметра. У меня подсоединенный к удлиняющей катушке отрезок провода просто свисает вниз со стола, не доставая до пола приблизительно 25 см. При этом, желательно, что бы на расстоянии 50.. .70 см от провода не было никаких предметов. Замечу, что сама катушка менее чувствительна к влиянию посторонних предметов.

Некоторое влияние оказывает и длина провода, соединяющего катушку с корпусом трансивера, или оплеткой кабеля. Я использую провод длиной 5…6 см, и катушка находится на этом расстоянии от корпуса трансивера. Если антенна запитывается через коаксиальный кабель (рис.2), вариант свободно свисающего противовеса не проходит, кроме редких случаев, когда точка запитки антенны может оказаться ниже этажа проживания радиолюбителя.

Кабель будет оказывать влияние на укороченный противовес и поэтому необходимо, чтобы противовес и кабель были перпендикулярны друг относительно друга. Настройка в резонанс системы катушка-противовес чрезвычайно проста. Это можно сделать с помощью неоновой лампочки. Сначала из таблицы нужно выбрать длину проводника.

Затем необходимо уменьшить выходную мощность трансивера до 5 Вт, а, если возможно, то до 1 Вт. Неоновая лампочка при такой мощности ярко горит. Подключаем катушку с проводом на 2-3 см длиннее указанного в таблице к антенному гнезду, и укорачиваем примерно по 4-5 мм этот провод, наблюдая за свечением «неонки».

Провод должен не на столе лежать, а свисать вниз, а катушка стоять на торце. Периодически подносим руку к проводу, если свечение лампочки уменьшается, то резонанс еще не достигнут, а если увеличивается — это значит резонанс уже «проскочили». Необходимо поймать момент, когда приближение руки минимально влияет на и изменение свечения неоновой лампочки.

Замечу, что простейший пробник, состоящий из диода, конденсатора и микроамперметра или тестера позволит более точно настроить систему, чем с помощью неоновой лампочки. Длина полотна антенны должна быть такая, как у антенн «inverted V», т.е. немного укороченная. Если же в походных условиях, когда конец антенны забрасывается на дерево, или крепится на раскладной удочке, используемой в качестве мачты, то длина полотна немного больше.

Конкретные цифры размеров антенн в зависимости от диапазона неоднократно приводились в различной литературе. При работе на прием разница в силе принимаемого сигнала достигает 2 баллов, когда подключается правильно настроенный противовес, чем в случае, если используется одна наружная антенна.

Проволочная антенна

Швейцарский коротковолновик HB9SL предложил проволочную антенну (рис. 1), которая имеет значительную вертикальную составляю щую с диаграммой направленности в вертикальной плоскости, близкой к хорошему GP. Он назвал её VP2E, что расшифровывается как «Vertical Polarized 2 Element» или же «двухэлементная антенна с вертикальной поляризацией».

Рис. 1. Конструкция проволочной антенны.

Строго говоря, эту антенну вряд ли можно считать двухэлементной. Скорее всего, её можно рассматривать как проволочный излучатель с длиной, близкой к рабочей длине волны, запитанный в стороне от центра и подвешенный на одной мачте в виде перевёрнутой буквы V. При желании, конечно, её можно трактовать как полуволновый излучатель, запитанный в стороне от центра, к концу которого добавлен ещё один полуволновый излучатель, запитанный с конца (что-то вроде «антенны Фукса»).

Но, независимо от трактовки, эту антенну отличает наличие заметной вертикальной составляющей и то, что для её работы не требуется хорошая «земля» (противовесы). Для установки нужна только одна мачта. Длины участков излучателя L1 и L2 равны 0,4927, а расстояние от края излучателя до точки запитки излучателя L3 выбрано 0,1397.

При этом, по расчётам автора, входное сопротивление антенны будет около 50 Ом. Угол при вершине (в точке перегиба излучателя) — около 140°. Высота мачты Н2 должна быть примерно 0,18Х (т. е. меньше, чем высота полноразмерного GP!). Концы излучателя должны отстоять от «земли» на расстояние Н1 и НЗ около 0,037.

Исходно антенну VР2Е автор опробовал на диапазоне 80 метров. Вот какие он привёл размеры: L1 = L2 = 39 м; L3 = 11 м; Н1 = НЗ = 2,3 м; Н2 = 15 м. Для изготовления излучателя использовался антенный канатик диаметром 2,5 мм. При указанных размерах входное сопротивление на частоте 3,78 МГц (соответствовала минимальному значению КСВ по диапазону) у неё было 48+j2,8 Ом, что обеспечило на ней КСВ не более 1,1. Заметим, что при таких размерах антенну можно установить даже на «пятиэтажке».

Антенны для любительской радиосвязи.

Подробности

Категория: Любительская радиосвязь

    Крылатое  радиолюбительское  выражение  гласит:  хорошая  антенна  –  лучший  усилитель  высокой частоты. Их типы подробно и хорошо описаны в книгах К. Ротхаммеля «Антенны» и З. Беньковского и Э.  Липинского  «Любительские  антенны  коротких  и  ультракоротких  волн».  Кроме  этого,  описания различных КВ антенн можно найти в журналах «Радиомир. КВ и УКВ» и другой радиолюбительской литературе, а также на радиолюбительских сайтах в сети Интернет.     Антенной называется радиотехническое устройство для излучения или приема электромагнитных волн  (радиоволн).  По  назначению  они  подразделяются  на  приемные,  передающие  и  приемо-передающие.  Все  характеристики  антенн  одинаковы  при  приеме  и  передаче,  поэтому  любую передающую антенну можно использовать как приемную. В то же время не все приемные антенны можно эффективно использовать при передаче, если они имеют малые размеры и высоту установки или ограничения по допустимому напряжению.     Передающая  антенна    служит  для  превращения  переменных  электрических  токов  высокой частоты, вырабатываемых передатчиком радиостанции, в электромагнитные колебания (радиоволны) и  излучения  их  в  окружающее  пространство  (эфир)  в  заданном  направлении.  Приемная  антенна, ничем не отличаясь от передающей, решает обратную задачу — преобразует  воздействующие на нее электромагнитные  волны  (радиоволны)  в  токи  соответствующей  частоты,  обеспечивая  при  этом наилучшие условия приема нужных сигналов.     При проведении двусторонней любительской радиосвязи одновременно используется, как правило, одна  антенна  –  приемо-передающая,  т.е.  общая  для  передачи  и  приема  радиосигналов.  Во  время передачи ее подключают к выходу передатчика (выходному каскаду трансивера), а во время приема – к входу приемника (входному каскаду трансивера).     Для  любительской  радиосвязи  начинающим    коротковолновикам  лучше  использовать  наиболее простые  в  изготовлении  и  установке  проволочные  антенны.  Это,  в  первую  очередь,  диполи (разновидность полуволнового вибратора) и треугольники. Для высокочастотных диапазонов можно также  использовать  вертикальные  антенны  типа  «граунд-плэйн»  (четвертьволновый  штырь  с противовесами).     Высота подвеса полуволновых диполей над подстилающей поверхностью (чаще всего, ею является земля)  должна  быть  соизмеримой  с  длинной  волны.  Для  любительской  работы  их  следует располагать  на  высоте  0,5λ  от  поверхности  Земли  (или  железобетонной  крыши,  если  антенна расположена на ней). Минимально допустимая высота подвеса антенны составляет 0,1λ. Величину 0,5 λ следует применять для антенн  высокочастотных диапазонов 10 и  15 м,  а величину 0,1 λ для низкочастотных диапазонах 160 и 80 м (чем выше, тем лучше). Данные положения  применимы и к антеннам «треугольник».      Для соединения антенны с приемником или передатчиком (приемо-передающей радиостанцией) в большинстве  случаев  применяются  закрытые  фидерные  (питающие)  линии  в  виде  коаксиальных кабелей типа РК с волновым сопротивлением 75 или 50 Ом.     Начинающему  радиолюбителю-коротковолновику  следует  знать,  что  установка  наружных  антенн любительских  радиостанций  на  крышах  зданий  должна  быть  согласована  с  жилищно-эксплуатационными  или  административными  органами,  в  ведении  которых  находятся  эти  здания. Ответственность  за  безопасность  работ  по  установке,  ремонту  и  настройке  антенных  сооружений любительских радиостанций несет ее владелец. Владельцы индивидуальных радиостанций отвечают также за сохранность кровли зданий в местах расположения мачт, опор и креплений принадлежащих им антенных сооружений, а также за безопасность этих сооружений для окружающих.     Нередко возникают сложности в получении в жилищно-эксплуатационных организациях согласия на установку радиолюбительских антенн на крышах жилых домов. Это связано с неоправданной боязнью руководителей  ЖЭО  за  возможные  повреждения  кровли  домов  при  установке  и  эксплуатации радиолюбительских антенн, а иногда просто с проявлением бюрократизма.     В ряде областей (краев, республик) этот вопрос решается на уровне руководителей администраций этих  субъектов  Российской  Федерации.  Так,  например,  в  Хабаровском  крае  главой  администрации края в 1997 г. принято постановление, разрешающее  радиолюбителям  установку  антенн  на  крышах  зданий.  На  федеральному  уровне,  к  сожалению,  законодательных  и  и  иных нормативных правовых актов до настоящего времени не принято.     Если  вам все же отказывают в установке антенн, то единственный путь к положительному решению данного  вопроса  –  это  обращение  в  суд  с  жалобой  на  действия  должностного  лица,  нарушающего ваши права.

Антенна поверхностной волны

В механизме излучения этих антенн основную роль играет так называемая поверхностная волна. Эта волна распространяется вдоль антенны и одновременно участвует в процессе излучения. Длина антенн поверхностных волн обычно больше длины волны. Характеристики излучения этой антенны определяются как условиями распространения волны вдоль антенны, так и способом ее соединения с линией питания. Типичными представителями этой группы антенн являются диэлектрические антенны, антенны Уда — Яги и др. В этих антеннах возможности формирования различных характеристик излучения, как правило, достаточно ограничены.

Антенной системой называют обычно совокупность отдельных антенн. Объединение нескольких антенн в одну антенную систему значительно увеличивает возможность формирования различных требуемых диаграмм направленности. Антенные системы включают в себя источники излучения, размещенные по какой-либо поверхности дискретным или непрерывным образом.

Читатель должен отчетливо представлять себе, что между апертурными антеннами и излучающими системами имеется существенная разница.

В апертурной антенне зеркального типа излучатель создает сферическую волну, а рефлектор (параболическое зеркало) преобразует ее в плоскую волну.

В антенной системе можно изменить фазовые соотношения между отдельными излучателями, например с помощью изменения длин питающих линий. Это позволяет в значительных пределах видоизменять направленные свойства антенн, в том числе и направление излучения главного лепестка антенны. Последнее обстоятельство позволяет, в свою очередь, обойтись при настройке антенны без механической ориентации полотна антенны.

Антенная система, особенно в диапазоне УКВ, дает возможность получить большой выигрыш, например в уровне сигнала, по сравнению с одиночной антенной Проектирование таких антенн требует хорошего знания теории, а также умения правильным образом реализовать на практике эти знания.

Следует отметить, что приемная антенна улавливает только ту часть электромагнитной волны передатчика, которая попадает на ее апертуру. Кроме того, передающая направленная антенна излучает подведенную к ней энергию в виде конического луча. Ширина этого луча зависит от размера апертуры антенны и обратно пропорциональна этому размеру. Например, увеличивая линейный размер апертур антенны в n раз, мы тем самым в n раз сужаем луч. Выигрыш от использования направленной передающей антенны заключается в увеличении уровня сигнала на станции-корреспонденте. Выигрыш от использования направленной приемной антенны особенно сильно ощущается в условиях воздействия сторонних сигналов-помех, приходящих с боковых направлений, а также при малых уровнях принимаемого сигнала.