Конструкция кв антенны своими руками

КВ антенна своими руками

Диапазон КВ содержит ряд частот радиосвязи (27 МГц, повсеместно используемые водителями), вещание множества станций. Телепередач здесь нет. Сегодня рассмотрим любительский ряд, задействованный различными энтузиастами радиосвязи. Частоты 3,7; 7; 14; 21, 28 МГц диапазона КВ, относящиеся, как 1 : 2 : 4 : 6 : 8. Важно, как увидим далее, становится возможным сделать антенну, которая ловила бы всех номиналы (вопрос согласования – дело десятое). Верим, всегда найдутся люди, воспользующиеся информацией, ловите радиопередачи. Сегодняшняя тема – КВ антенна своими руками.

Конструкция КВ антенны

Разочаруем многих, сегодня речь опять пойдет про вибраторы. Объекты Вселенной образованы вибрациями (воззрения Николы Теслы). Жизнь притягивает жизнь, это движение. Чтобы дать волне жизнь, необходимы колебания. Изменения электрического поля порождают отклик магнитного, так выкристаллизовывается частота, несущая информацию эфиру. Обездвиженное поле мертво. Постоянный магнит не породит волну. Образно говоря, электричество является мужским началом, существует только в движении. Магнетизм качество, скорее, женское. Впрочем, авторы углубились в философию.

Считается, для передачи предпочтительно использовать горизонтальную поляризацию. Во-первых, диаграмма направленности по азимуту не является круговой (вскользь говорили), помех будет заведомо меньше. Знаем, для связи оборудуются различные объекты наподобие кораблей, авто, танков. Нельзя терять команды, приказы, слова. Не тем боком объект повернется, а поляризация горизонтальная? Несогласны с известными, уважаемыми авторами, пишущими: вертикальная поляризация избрана связью за антенну более простой конструкции. Коснись дело любителей, речь, скорее, о преемственности наследия предыдущих поколений.

Добавим: при горизонтальной поляризации параметры Земли меньше влияют на распространение волны, впридачу при вертикальной фронт терпит затухание, лепесток приподнимается до 5 – 15 градусов, нежелательно при передаче на дальние расстояния. Для антенн (несимметричных) с вертикальной поляризацией важно хорошее заземление. Напрямую зависит КПД антенны. Лучше зарыть провода длиной порядка четверти волны землей, чем больше, тем выше КПД. Пример:

• 2 провода – 12 %;
• 15 проводов – 46 %;
• 60 проводов – 64 %;
• ∞ проводов – 100%.

Увеличение числа проводов снижает волновое сопротивление, приближаясь к идеальному (указанного типа вибратора) – 37 Ом. Заметьте, качество не стоит приближать к идеалу, 50 Ом согласовывать с кабелем не нужно (в связи применяется РК – 50). Великое дело. Дополним пакет информации простым фактом, при горизонтальной поляризации сигнал складывается с отраженным Землей, давая прирост 6 дБ. Столько минусов выказывает вертикальная поляризация, применяют (с проводами заземления интересно получилось), мирятся.

Устройство КВ антенн сводится к простому четвертьволновому, полуволновому вибратору. Вторые меньше размерами, принимают хуже, вторые проще согласовать. Ставятся мачты вертикально, используя распорки, растяжки. Описывали конструкцию, вешаемую на дерево. Не каждый знает: на расстоянии половины волны от антенны не должно быть никаких помех. Касается железных, железобетонных конструкций. Повремените радоваться, на частоте 3,7 МГц расстояние составляет… 40 метров. Антенна высотою достигает восьмого этажа. Создавать четвертьволновой вибратор непросто.

Удобно возводить вышку послушать радио, решили припомнить старенький способ ловли длинных волн. Внутренние ферромагнитные антенны найдете в приемниках советских времен. Посмотрим, годятся ли конструкции прямому назначению (ловля вещания).

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 — 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.

Антенна, проектированием которой занимаемся, входит в состав резонансного контура. Получается каскад, наделенный некой избирательностью. Как спаять, думайте сами, просто следуем формулам. Проводящим расчет понадобится найти максимальную, минимальную емкости подстроечного конденсатора, пользуясь формулой: Cmax = K 2 Cmin + Co (K 2 – 1).

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 10 4 (K 2 – 1) / (110 – 10) 7 2 = 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 K 2 = (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.

Источник

КВ антенны для радиолюбителей своими руками

Работ различных современных средств связи невозможна без таких устройств приема и передачи радиоволн, как коротковолновые антенны (сокращенно кв антенны). Востребованность и популярность данных устройств обусловлены большим разнообразием их видов, а также возможностью самостоятельного изготовления. Особенно распространены они в любительской радиосвязи с разрешенным диапазоном для вещания от 1,81 до 29,7 МГц.

Диполь Герца

Диполь Герца (полуволновой вибратор) – простейшее устройство данного вида, состоящее из вертикальной опоры и двух плеч общей длиной 1/2 от принимаемой или излучаемой волны. Так, при длине волны 160 метров длина двух плеч диполя должна быть 80 метров. При монтаже на крыше высотного дома вертикальные стойки не используют, закрепляя плечи диполя на коротких опорах.

Укороченный диполь Герца

Такая антенна кв отличается от предыдущей более короткой длиной плеч (до 1/5 от длины принимаемой или излучаемой волны), а также установленными на них катушками индуктивности и концевыми емкостными нагрузками в виде металлических дисков или «звездочек» из проводов или проволоки.

Спиральные антенны

Классическое устройство данного вида («Спираль Тесла») состоит из двух спиралей, расположенных на крестовинах, соединенных между собой перемычкой (траверсом).

Питание антенны

Соединяют такое устройство с трансивером (приемо-передающей аппаратурой) толстым коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50-75 Ом.

Сборка антенны

Собирают небольшое устройство данного вида, наматывая две плоские спирали диаметром 90 см на каркас из полипропиленовой трубы, состоящий из двух крестовин и соединяющей их 90-92-сантиметровой перекладины (траверса). В качестве материала для спиралей используют одножильный изолированный медный провод диаметром 1,5 мм.

Трансформатор

Для данного устройства используют воздушный трансформатор с рабочим диапазоном волн от 10 до 100-160 метров. Делают его, наматывая на полый 140-миллиметровый каркас диаметром 25 мм 16 витков сдвоенного провода толщиной 1,5 мм. Длина намотки провода при этом должна быть 95-100 мм.

Настройка антенны

Процесс настройки включает в себя следующие операции:

• Настройка КВС (коэффициента стоячей волны) – выполняется при помощи специального прибора или зажимами-крокодильчиками, фиксируемыми на спиралях вибратора и перемещаемыми по ним, что приводит к изменению положения точки питания. Полученное в процессе настройки на найденной частоте значение КВС должно быть в пределах 1,0-1,2.
• Настройка частоты резонанса – осуществляется изменением длины проводов вибраторов с помощью тех же зажимов, что и в предыдущем пункте. Настройку производят, передвигая зажимы по изолированному проводу спиралей.

Усиление антенны, полоса пропускания и угол излучения

Размещают спиральную передающую антенну горизонтально на высоте, равной 1/8 длины излучаемой ею волны.

Магнитные антенны

Наиболее распространенной конструкцией кв антенны является магнитная-рамочная петля (magnetic loop), состоящая из:

• Дюралюминиевого или медного излучающего кольца диаметром 25-80 см;
• Петли связи, диаметр которой в 5 раз меньше, чем у излучающего кольца;
• Питающего кабеля (фидера) с волновым сопротивлением 50 Ом;
• Мощного конденсатора настройки резонансной частоты.

Устанавливают такие простые самодельные передающие устройства как на высоких мачтах, крышах многоэтажек, так и на балконах или подоконниках квартир. Благодаря настроечному конденсатору, способному работать при мощности до 100 Вт, такие радиолюбительские коротковолновые антенны работают в диапазонах от 1,8 до 27 Мгц.

Емкостные антенны

Многодиапазонная антенна

Многодиапазонная антенна – устройство, позволяющее производить вещание во всех разрешенных для любителей диапазонах коротких волн. Благодаря данному свойству, многодиапазонки приобрели большую популярность и распространение.

Одна из многодиапазонок типа UA1DZ имеет следующую конструкцию:

• Вибратор длиной 9,3 м
• З-х метровая подставка;
• 4-5 оттяжек;
• 10-14 дополнительных гибких противовесов-оттяжек длиной 9,4 м.

Соединение таких антенн и передатчиков производят при помощи коаксиального кабеля на 50 Ом.

Основными недостатками, которыми обладают такие многодиапазонные конструкции, являются их громоздкость, высокая парусность и риск поражения молнией при установке на крыше высотного дома или другой многоэтажной постройки.

Вертикальная антенна (Ground Plane)

Вертикальные антенны типа Ground Plane – устройства, предназначенные для вещания на диапазонах от 14 до 24-28 Мгц. Основными составляющими таких вертикальных кв антенн являются 2-х метровая мачта, дюралевый вибратор длиной от 2 до 5 метров, 4-5 противовесов длиной 2,5-3 метра и питающий коаксиальный 50-ти омный кабель.

Устанавливают их как на крышах высоток, так и на фронтонах частных домов.

Укороченная дипольная антенна

Самое простое устройство данного вида на 7 мгц представляет собой конструкцию, состоящую из следующих частей:

• Разделенный на два 3-х метровых плеча проволочный вибратор с изоляторами и оттяжками на концах. В качестве изоляторов используют небольшие кусочки текстолита, для оттяжек применяют прочный бельевой капроновый шнур.
• Две удлинительных 140-ка витковых катушки из медного провода толщиной 0,5-0,6 мм;
• Центральный узел с трансформатором (балуном);
• Фидер – питающий коаксиальный кабель на 50 Ом.

Используют такую укороченную диполь, как в стационарных, так и в полевых условиях, закрепляя ее на высоте от 3 до 4 метров.

На заметку. Для того чтобы произвести настройку такого устройства по резонансу, необходимо равномерно укорачивать длину расположенных горизонтальных или под углом плеч вибратора. После изменения длины плеча укорачивающая ее оттяжка крепится к ближайшему дереву или другой устойчивой опоре.

Вертикальная кв антенна своими руками

Наиболее популярны для самостоятельного изготовления такие передающие коротковолновые устройства, как вертикальные антенны.

Наиболее простую и эффективную из них делают следующим образом:

1. В землю вкапывают деревянный столбик высотой 2,5-3 метра;
2. На вкопанном столбике при помощи саморезов закрепляют распределительную коробку;
3. В закрепленной коробке помещают высокочастотный дроссель – катушку с намотанными на нее витками изолированного коаксиального кабеля;
4. К выходу дросселя подключают двухжильный многопроволочный медный кабель сечением 2 мм;
5. Провод продевают через пропускные кольца дешевого 6-ти метрового углепластикового удилища;
6. Конец провода закрепляют на вершинке удилища при помощи обычного пластикового хомута-стяжки;
7. Посередине удилища закрепляют круглую площадку с проволочными оттяжками;
8. На верхней части столба крепят 2 клипсы и один хомут-держатель (КТР) для полипропиленовых труб диаметром 32 мм;
9. При помощи клипс и держателя удилище с излучателем (продетым сквозь пропускные кольца проводом) закрепляется на столбе;
10. Оттяжками мачта с излучателем выравнивается и надежно фиксируется. Оттяжки при этом закрепляются на устойчивых, расположенных рядом столбах, деревьях, вкрученных в несущие конструкции зданий и капитальных построек крюках.

Питающий провод для кв антенн такого вида используют с волновым сопротивлением 50 Ом.

Обслуживание такого устройства сводится к периодической проверке целостности излучателя путем его прозвонки мультиметром, замене сломанных ветром колен мачты, корректировке натяжения оттяжек.

Выбор первого кв трансивера

При выборе первого передающего устройства (трансивера) начинающим радиолюбителям необходимо учитывать:

• Габариты и вес – радиостанция должна иметь такие размеры и вес, чтобы ее можно достаточно легко переносить в руках или походном рюкзаке.
• Функционал – для начинающего радиолюбителя достаточно трансивера, имеющего небольшое количество основных настроек (резонансная частота, мощность, КСВ);
• Надежность и наличие гарантии – как и любая другая аппаратура, коротковолновая радиостанция должна иметь гарантийный срок обслуживания;
• Возможность программирования аппаратуры с использованием персонального компьютера.

Не рекомендуют начинающим радиолюбителям приобретать дорогостоящие и очень сложные в эксплуатации, обслуживании коротковолновые радиостанции. Новичку, заинтересовавшемуся радиолюбительством, будет очень тяжело разобраться в такой аппаратуре, при утрате интереса к данному делу продажа такой дорогостоящей радиостанции за ту же сумму, что она была куплена, будет очень затруднительной.

Другие конструктивы антенн

Из других конструкций антенн кв диапазона внимание заслуживает вертикальный спиральный полуволновой вибратор для волн длиной 80 метров, состоящий из:

• 120-ти сантиметровой спирали из медного изолированного провода диаметром 1-1,5 мм;
• Траверса высотой 150 см;
• Противовеса длиной не менее 80 см;
• Согласующего устройства;
• Высокочастотного автотрансформатора;
• Питающей линии из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом.

Применяют такие вертикальные антенны в условиях ограниченного пространства небольших приусадебных участков, на крышах многоэтажных домов и других высотных построек.

Простейшие самодельные антенны

Самыми простыми в изготовлении коротковолновыми устройствами из описанных выше являются:

• Магнитно-рамочная петля;
• Штыревая антенна;
• Укороченная диполь;
• Полноразмерная диполь.

Изготовить их можно самостоятельно из подручных недорогих материалов, не используя при этом специальные инструменты и оборудование.

Немного слов о коротковолновиках

Коротковолновики – радиолюбители, занимающиеся вещанием в коротковолновом диапазоне. Занимающиеся конструированием, изготовлением и ремонтом передающих устройств люди проводят сеансы связи из различных уголков планеты. При этом для каждого из них достижением считается самая дальняя точка, с которой был проведен сеанс радиосвязи.

На заметку. Согласно действующему законодательству РФ, для радиолюбителей-коротковолновиков доступно вещание на 10 коротковолновых диапазонах со следующей длиной волн: 2200 м, 160 м, 80 м, 40 м, 30 м, 20 м, 16 м, 15 м, 12 м, 10 м. Использование высокочастотных диапазонов запрещено.

Антенны мобильных телефонов

Еще не так давно во многих моделях мобильных телефонов использовались достаточно крупные для данных устройств направленные антенны. Однако по мере развития телекоммуникационных технологий работа мобильных средств связи постепенно перешла из коротковолнового в вч диапазоны до 2500 МГц. Такая рабочая частота соответствует длине волны всего 12 см, благодаря чему для проведения эффективных сеансов связи достаточно небольшого встроенного в телефон передающего устройства.

Таким образом, правильно собранная, установленная и настроенная коротковолновая антенна – это залог устойчивой и качественной связи с живущими в самых отдаленных уголках планеты радиолюбителями. Благодаря большому разнообразию конструкций и моделей, собираемое из подручных материалов такое передающее устройство может быть установлено практически в любом доступном месте: на крыше, балконе и даже внутри жилого помещения.

Видео

Источник